專利名稱：一種鋅鋁合金制備工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及有色金合金材料制備技術領域。
高阻尼鋅鋁合金最早于1986年，日本Mistsubish金屬株式會報道了可采用鑄造工藝成型的鋅鋁基高阻尼合金，因鑄造工藝可直接成型各種復雜構件，使鋅鋁基高阻尼合金的應用范圍得到擴展，進而興起了高阻尼鋅鋁合金的研究勢頭。我國對阻尼材料的研究起步較晚，性能也較低，品種規格也較少，尤其對鋅鋁合金材料阻尼性能的研究報道更少，目前只有鄭州機械研究所，中科院固體物理研究所以及東南大學在做這方面的工作，但都限于實驗室階段，大量應用性工作尚有待于進一步的研究和發展。現有耐磨材料如錫青銅6-6-3，阻尼性能較低，其合金成型工藝復雜，且生產成本較高。
本發明的目的是提供一種鋅鋁合金制備工藝、它能有效地提高合金材料的減振阻尼性能。
本發明的目的可以由以下技術方案實現為提高稀土高阻尼鋅鋁合金阻尼性能，可以采用合金化和熱處理兩種技術方案，本發明主要采用熱處理方案。
一、合金化。通過合金中添加Ti、Re(合金中稀土含量0.01～0.08％，鈦元素含量0.01～0.10％)微量元素，在合金熔煉的高溫階段與鋁反應生成高熔點的金屬是化合物TiAl3、LaAl4等，具有較強的變質細化作用，且只作為晶核質點，使合金枝晶由一次枝晶臂發達的羽箭狀變為短小花瓣狀，也使原合金中的硬相組織形態由粗大塊、棒狀形態改為均勻分布的星狀。微量元素的添加不影響界面可動性，在改善組織、改善機械性能的同時保持ZDA系列合金的高阻尼特性。
二、熱處理可分為固溶處理和時效處理兩個部分，以工業性應用為目的減振降噪合金要求具有高阻尼和高強韌等綜合性能。而鑄造態鋅—鋁基合金，因其鑄造過程的非平衡凝固，組織不均勻，其塑性、韌性較低，而且因非平衡凝固造成的枝晶偏析，影響固態相變，使得Spinodal業穩轉變和共析轉變等不能充分進行，故而阻尼值也較低。適當的熱處理工藝可以控制合金固態相變，改善其組織結構，獲得微細粒狀的共析(α+β)復相組織，是獲得理想阻尼性能，提高強韌化的重要手段。
(1)固溶處理a.固溶處理溫度選擇原則上應在r固溶體區內，下限溫度應高于共析轉變溫度(290度)，為避免出現非平衡共晶組織過燒，嚴重損害機械性能，上限溫度需控制在共晶線(400度)之下適當溫度。
b.固溶處理時間選擇既要保證原子充分擴散行移，使合金均一化，又要時間不過長，不致無謂耗能或組織長大。一般在45～75分鐘。
c.固溶處理后冷卻速度在冷卻過程中及其后的一段時間內將發生一系列固態相變，因而不同的冷卻方式將得到完全不同的組織形態。按鋅—鋁共析合金等溫相變曲線可知，固溶冷卻等溫保持在100度以上得到富鋁固溶體α相和富鋅固溶體β相的片狀共析分解組織。轉變溫度越高，所得到的組織越粗。在50度以下，分解產物為微細粒狀。在中間溫度范圍，分解產物是片狀和粒狀共析體混合組織。粗大片狀(α+β)，α相和β相間形成共格相界，共格界面結合力較強，是不易動的；而非共格界面的粒狀相界的可動性則大得多，故內耗值也大，阻尼性能好。水介質急冷至室溫。
固溶處理后合金組織均勻化，消除枝晶偏析和非平衡共晶，因而將改善合金機械性能，合金的抗拉強度、韌性都大幅度提高。
(2)時效處理長時自然時效時效半月的合金共析分解轉變完成，其后共析組織隨時間延伸有粗化長大傾向，也即使以消耗振動能量的活動界面總面積減少，對合金的阻尼性能有消極影響，但經至三個月時間后，阻尼性能下降趨勢減緩，趨于平穩，有較好的阻尼耐久性。
高溫時效高溫時效將加速合金共析組織長大粗化，對阻尼性能和機械性能穩定有調整作用。再加熱至400度，采用400度×8小時的高溫時效工藝。
本發明與現有技術相比的效果與優點如下經過大量實驗和測試得到，添加一定量復合稀土元素，制備的鋅—鋁27合金材料，其機械性能和阻尼性能良好。采用優化的熱處理工藝過程(350度，1小時固溶處理→急冷→人工時效→自然時效)，制得熱處理態具有高阻尼性能的鋅—鋁27合金材料。用高阻尼稀土減振鋅鋁合金替代錫青銅6-6-3制做軸套、軸瓦、滑塊等耐磨件，不僅降產了生產成本(約1/3)，簡化了成型工藝，提高了使用壽命(壽命提高2～3倍)，由于其高阻尼減振特性，還可起到很好的減振降噪作用。用稀土高阻尼減振鋅鋁合金替代灰鑄鐵作音響設備類微型電機機軸，合金材料自身減振性能提高，為達到較好綜合音響效果提供了可靠保障。該合金材料可采用鑄造工藝直接成型各種復雜構件，適用于電力、電子、家電、通用機械及儀表等領域作耐磨件和減震件。
其鋅—鋁27合金材料優良的耐磨性能和突出的高阻尼減振性能，見表1，表2。
表1 高阻尼稀土鋅—鋁27合金磨損試驗結果
表2 灰鑄鐵與鋅鋁27合金阻尼性能比較
*1#合金350度，1小時，固溶處理后，長時間自然時效；2#合金350度，1小時，固溶處理后，進行高溫人工時效(400度×8小時)本發明的實施例如下溫度和時間條件表3設定固溶處理工藝參數，測試其材料阻尼性能如表4。測試結果表明，選擇以350度，保溫1小時為合金材料固溶處理最佳條件。
表3 固溶處理工藝參數
表4 材料的內耗測試結果(f＝0.75Hz，Q-1數量級為×10-3)
用稀土高阻尼鋅—鋁27合金制做的軸套、軸瓦、滑塊和小型電機機軸，經有關單位裝機試用測試，結果表明高阻尼稀土鋅—鋁27合金材料不僅具有優良的機械強度，韌性和耐磨性能，使用壽命提高一倍以上，且具有良好的減振、降噪效果。
權利要求
1.一種鋅鋁合金制備工藝，按合金成份配比通過添加微量元素，溶化鑄造鋅鋁27合金材料，其特征在于在溫度為290～400度條件下，固溶強化處理，保溫時間為45分鐘～75分鐘，水介質急冷至室溫，再加熱至400度，經8小時保溫高溫人工時效。
2.根據權利要求1所述的一種鋅鋁合金制備工藝，其特征在于固溶強化溫度為350度×1小時。
全文摘要
本發明提供了一種鋅鋁合金制備工藝屬材料制作工藝技術領域。通過合金化和熱處理工藝,改善了現有鋅鋁合金材料機械性能和耐磨性能,提高了合金材料阻尼性能,且可用鑄造工藝直接成型各種復雜構件。采用合金化及特殊的熱處理工藝制備高阻尼減振鋅鋁合金,減振性能Q
文檔編號C22C18/00GK1258755SQ9812402
公開日2000年7月5日 申請日期1998年12月25日 優先權日1998年12月25日
發明者張喜燕, 易錦, 賀毅, 劉志農 申請人:西南交通大學