AlCu含量對鋅合金機(jī)械性能的影響

毛魯林

【摘要】在鋅合金模具材料中,加入不同含量的鋁、銅元素,研究其對鋅合金性能的影響,結(jié)果表明:在合金中加入12%的鋁和10%的銅,機(jī)械綜合性能最佳。

【關(guān)鍵詞】鋅合金;模具材料

鋅合金型腔模具是一種快速、經(jīng)濟(jì)的模具,但目前國內(nèi)使用的鋅合金模具材料,鋁、銅含量不一致,并且綜合機(jī)械性能不高,模具壽命不長;凝固收縮率高,模具精度難以保證等問題[1,2]。本文重點研究了鋁、銅含量對鋅合金機(jī)械性能的影響,旨在探索較好的Al、Cu含量。

1 實驗條件及方法

1.1實驗材料及熔煉工藝

鋅合金對有害雜質(zhì)的作用極為敏感,因此原材料采用:1號鋅錠,1號電解銅,1號工業(yè)純鎂,00號純鋁,鋁-鈦-硼絲(Al5Ti1B),1號鎂錠,混合稀土(La>45%,總稀土金屬>98%),精練劑采用化學(xué)純氯化鋅。熔鑄工藝流程如圖1所示:

1.2、熔鑄實驗設(shè)備

5kw電阻爐一個、石墨坩堝兩個、電阻爐溫度控制器一臺、金屬鑄造模一個、接觸調(diào)壓器一臺以及其它一些熔鑄實驗的必備用具。

1.3合金中鋁、銅含量的確定

目前市場上的鋅合金的鋁含量多為8%,12%和27%,銅含量多為3%和10%,通過對合金元素的分析,并綜合了大量國內(nèi)外文獻(xiàn),確定如表1成分,其中Ti為0.15%,B為0.03%,Re為0.2%,Mg為0.03%保持不變。

2.實驗內(nèi)容和結(jié)果

2.1常溫拉伸實驗

3 分析

由Zn-Al二元合金相圖可知,Al能溶解大量的Zn而形成α固溶體。富鋁的α相是硬強相,尤其是在固溶了大量的鋅后,使α固溶體的強度更高。所以,隨著含Al量的增加,固溶體數(shù)量增加,固溶強化效果增強。同時Zn在α固溶體中的溶解度隨著溫度的降低而減少,這樣就使Zn在鑄件凝固過程中過飽和地溶解于α固溶體中,起到了固溶強化的作用 [4]。室溫下,α相和β相中均可溶解少量的Cu,當(dāng)Cu含量超過溶解度(0.8%)后,則以 CuZn3的化合物形式出現(xiàn)并彌散地分布于基體上,隨著含 Cu量的增加,組織中的CuZn3相逐漸增多,適量的CuZn3相彌散地分布在合金的組織中,可以有效地阻礙位錯的移動,因而使強度值得到提高,同時對塑性也有一定的提高。當(dāng)Cu過量后,則CuZn3相過多,致使連結(jié)成網(wǎng),此時不但不能提高合金的性能,反而使脆性增加,起到了相反的作用[3]。

4結(jié)論

1)實驗結(jié)果表明當(dāng)Al<12%時,合金的抗拉強度隨鋁含量的增加顯著提高,但當(dāng)Al>12%時,硬度雖緩慢上升但是抗拉強度卻有下降趨勢,而且隨著鋁量增加,合金收縮增大,易產(chǎn)生縮孔。

2)實驗得出鋅合金中加入12%的Al和10%的Cu時,合金的機(jī)械性能比較好。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 周蕓,孫勇,周兆.添加銅對ZA12合金摩擦磨損性能的影響[J] .稀有金屬,1999(2):150-152.

[2] 劉洪軍,樊自由,黃乃瑜.塑料模具用鋅基合金的特點和展望[J] .特制鑄造及有色合金,2001(1):38-41.