本發(fā)明涉及一種無需熱處理的高強鑄造鋁合金及其制備方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)鑄造鋁合金因其具有高比強度、高彈性模量及高耐磨損性能等優(yōu)點，而被廣泛應(yīng)用于汽車及航空領(lǐng)域。目前，鑄造鋁合金主要為Al-Si體系，盡管該種合金具備一系列優(yōu)點，但Al-Si合金的硬度較低，且需要T6處理，因此加工成本較高。尋找新的鑄造鋁合金體系，對解決傳統(tǒng)鑄造鋁合金的缺陷，拓寬鑄鋁的應(yīng)用范圍具有重要的工程意義。近年來，人們發(fā)現(xiàn)Al-Zn二元體系合金不但具有彈性模量高、耐磨損性高以及流動性好等優(yōu)點，而且還具有超高強度、低加工成本等優(yōu)點。從性能特點來看，Al-Zn基合金極適合作為鑄造鋁合金。但是，到目前為止，還未出現(xiàn)關(guān)于在Al-Zn二元合金基礎(chǔ)上添加微量元素，獲得高強鑄造鋁合金的報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有高硬度、無需熱處理的Al-Zn-Sc三元合金及其制備方法。

本發(fā)明主要是利用工業(yè)純鋁、工業(yè)純鋅、和鋁-鈧中間合金作為原料，借助于熔煉、鑄造手段，可得到具有優(yōu)異力學(xué)性能的Al-Zn-Sc合金。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一、本發(fā)明的Al-Zn-Sc合金中Zn的重量比為30-49%,Sc的重量比為0.5-0.8%。

二、上述Al-Zn-Sc合金的制備方法：

1、原材料：工業(yè)純鋁塊、工業(yè)純鋅絲和Al-0.2Sc中間合金。

2、鑄造Al-Zn-Sc合金：將100g工業(yè)純鋁塊和100gAl-0.2Sc中間合金在電阻爐中進行熔煉，熔煉溫度為750℃，坩堝為石墨坩堝，無需氣氛保護及真空環(huán)境,待鋁和鋁-鈧中間合金完全融化后，將50-200g工業(yè)純鋅絲沉入熔池，降低爐內(nèi)溫度至700-730℃，保溫20分鐘后，進行澆注,鑄型為石墨鑄型,制備出Zn重量比為30-49.5%、Sc重量比為0.25-0.5%的Al-Zn-Sc合金。

本發(fā)明與現(xiàn)有鑄造鋁合金（Al-Si體系合金）相比具有如下優(yōu)點：1）本發(fā)明的鋁合金硬度大幅提高，顯微硬度高達120Hv,為A356鑄造鋁合金中α鋁基體的2.5倍；2）強化方式為固溶強化和納米相強化，因此合金各處硬度值更加均勻；3）生產(chǎn)成本更加低廉，無需后期熱處理。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1獲得的Al-Zn-Sc合金的金相圖。

具體實施方式

實施例1:

將100g工業(yè)純鋁錠(湖南稀土研究院生產(chǎn))和100g Al-0.2Sc中間合金(湖南稀土研究院生產(chǎn))放入電阻爐中進行熔煉，熔煉溫度為750℃;坩堝為石墨坩堝，無需氣氛保護及真空環(huán)境;鋁錠完全融化后，加入192g工業(yè)純鋅絲（北京中金研材料科技有限公司生產(chǎn)）;同時將爐內(nèi)溫度降低至700℃，保溫20分鐘后，進行澆注;鑄型為石墨鑄型;得到鑄造態(tài)Al-49%Zn-0.5%Sc合金。

實施例2:

將100g工業(yè)純鋁錠(湖南稀土研究院生產(chǎn)) 和100g Al-0.2Sc中間合金（北京中金研材料科技有限公司生產(chǎn)）放入電阻爐中進行熔煉，熔煉溫度為750℃;坩堝為石墨坩堝，無需氣氛保護及真空環(huán)境;鋁錠完全融化后，加入100g工業(yè)純鋅絲（北京中金研材料科技有限公司生產(chǎn)）;同時將爐內(nèi)溫度降低至720℃，保溫20分鐘后，進行澆注;坩堝為石墨坩堝，無需氣氛保護及真空環(huán)境;得到鑄造態(tài)Al-35%Zn-0.7%Sc合金。

實施例3:

將100g工業(yè)純鋁錠(湖南稀土研究院生產(chǎn)) 和100g Al-0.2Sc中間合金（北京中金研材料科技有限公司生產(chǎn)）放入電阻爐中進行熔煉，熔煉溫度為750℃;坩堝為石墨坩堝，無需氣氛保護及真空環(huán)境。鋁錠完全融化后，加入50g工業(yè)純鋅絲（北京中金研材料科技有限公司生產(chǎn)）;同時將爐內(nèi)溫度降低至730℃，保溫20分鐘后，進行澆注;鑄型為石墨鑄型;得到鑄造態(tài)Al-20%Zn-0.7%Sc合金。

對最終得到的Al-Zn合金進行硬度測試。顯微硬度性能測試在100gf載荷條件下進行。

本發(fā)明Al-Zn合金的顯微硬度≥80Hv。測試的具體數(shù)據(jù)見表1。