Mn对ZA35合金力学性能的影响研究.pdfVIP

Mn 对ZA35 合金力学性能的影响1 1,2 1 2 1 刘敬福 ，李赫亮 ，李荣德 ，张博 1 辽宁工程技术大学材料系，辽宁阜新（123000 ） 2 沈阳工业大学材料学院，辽宁沈阳（110023 ） 摘 要：本文以ZA35 合金为研究对象，对其进行Mn 合金化及热处理，研究Mn 对ZA35 合金力 学性能的影响。试验结果表明：Mn 具有变质作用，加入少量的Mn 可以改善ZA35 合金的抗拉强度， 但伸长率会变差。当Mn 含量为0.6%时，ZA35 合金的综合力学性能最好，此时抗拉强度为292.4MPa， 伸长率为2.4%，并且合金的耐磨性最好。随着Mn 量增加，硬脆Mn 相以断续近网状分布于晶界， 割裂基体，造成应力集中，降低强度和伸长率。通过建立四因素三水平的热处理正交表格，对最佳 Mn 含量的ZA35 合金进行淬火加时效热处理。结果发现：ZA35 合金经400℃淬火6h 水冷，在150℃ 时效7h，综合力学性能最好，抗拉强度高达457MPa，伸长率达到4.1%，比未热处理含Mn 量为 0.6%的ZA35 合金抗拉强度和伸长率分别高56%和71%。 关键词：Mn；ZA35 合金；抗拉强度；伸长率；淬火；时效 中图分类号：TG146.1 文献标识码：A 1. 引 言 目前，锌铝合金虽然以其优良的力学性能、铸造性能、以及成本低、熔炼工艺简单等优点迅速 在国内外得到了广泛的应用。但实际上，有许多锌铝合金的零部件生产达不到其力学性能要求，如 压力机螺母，经常会出现其内齿断裂的现象。而对于针织机针筒，其外齿也有同类现象发生；此外， 从研究对象看，国内外多对ZA27 合金展开研究，而文献[1]研究结果表明：压铸ZA35 合金的密度为 压铸ZA27 合金的84%，对于减轻铸件重量是有利的。每生产一立方米体积的压铸件，两种合金相 差约815kg，按目市场上Zn、Al 锭价格计算，用ZA35 合金生产一立方米压铸件较ZA27 合金可以 节省人民币0.74 万元左右。压铸ZA35 合金的耐磨性略优于ZA27 合金，且密度小，使用工作温度 － [1 5] 高，扩大其应用领域，具有明显的社会效益和经济效益 。鉴于此，本文采用金属型的铸造方法， 研究添加Mn 对ZA35 合金抗拉强度、硬度、伸长率等力学性能及组织的影响，改善此类合金的综 合力学性能，使锌铝合金能够胜任更复杂、更高工作条件要求的铸件。 2. 材料制备与实验方法 2.1 合金基本成分的选择和熔炼 ZA35 合金，其成分为：35%A1，2.0%Cu，0.1%Mg，余量为Zn(质量百分含量)。在ZA35 合金 中分别加入0% Mn，0.6% Mn，1.2% Mn，3.5%Mn，浇铸成直径为25mm，长度为110mm 的圆柱 形铸件。本试验采用纯金属直接配料，为了解决一些元素熔入合金液中的困难，Cu , Mn 等均以中 间合金形式加入，各元素含量以实际加入量表示。采用石墨坩埚熔化，金属型浇注。在合金熔炼过 程中，为防止熔液烧损，在熔炼时加入覆盖剂55%NaCI-45%KCl。 将称量后合金成分分别放入四个坩埚中，同时加入覆盖剂。然后放入电阻炉中加热，升温至 850℃，保温2h，使合金熔化。精炼(精炼剂为0.2%ZnCl)，扒渣。在650℃将金属液浇注到作好的 金属型模具中凝固成型。最后获得含Mn 量分别为0%, 0.6%, 1.2%, 3.5%的ZA35 合金铸件，做好标 记。 2.2 拉伸试样 1本课题得到国家自然科学基金和辽宁省科技厅国际合作创新团队重大项目311）的资助。 -1- 对四种不同含锰量的ZA35 合金铸件加工成板状拉伸试样。试样尺寸(