高锌铝合金的研究与应用概况

高锌铝合金的研究与应用概况

发表时间：2017-11-02T11:19:58.617Z 来源：《基层建设》2017年第21期作者：甘东成

[导读] 摘要：本文主要分析了高锌铝合金的主要性能和主要构成，最后分析了高锌铝合金在各个领域中的具体应用。

身份证号码：45092119860224xxxx

摘要：本文主要分析了高锌铝合金的主要性能和主要构成，最后分析了高锌铝合金在各个领域中的具体应用。

关键词：高锌铝合金；铸造；机械；镁

高锌铝合金具有很多独特的优点，在二十世纪八十年代开始就在我国得到了广泛的运用，由于其硬度高，抗拉性能好，耐磨，价格低廉，防爆性能好，这些优点都大大提升了其市场竞争力，并且日益成为金属材料界的新宠。但是，也必须看到，高锌铝合金尺寸不稳定，韧性较差，容易受到腐蚀，只有有效的克服这些缺陷，才能让其更好的为我们服务，这就需要我们对其进行深入的研究，并且了解其基本的应用。

1高锌铝合金的性能分析

锌铝合金的主要成分是Zn和Al原素，当然也包括少许的Cu和Mg元素，所以，锌铝合金也具有一些特殊的特征：第一，锌铝合金的硬度和强度都很高，ZA27合金在强度上更是比其他任何铸铁与有色合金都强，并且它还具有很好的韧性与塑性。

第二，锌铝合金耐磨性好，在摩擦性方面可以与锡青铜相媲美，但是摩擦后表面的温度变化却要比锡青铜低，进而使得其寿命得到延长，所以，锌铝合金很适合用在慢速工作和重载情况下。

第三，锌铝合金铸造性能良好，比青铜的流动性好，一般不会发生分散缩孔等问题，能适应多种铸造工艺，运用广泛；

因为锌铝合金在温度不高时就能熔化，所以，吸气不必很多，也不用全部覆盖和精炼；这样一来，熔化就变得简单了，且具有很好的环境友好性，大大减少了熔化的能耗。

熔化锌铝合金烧损率不高，合金可以很好的实现重熔，相关权威实验表明，再次熔化5次都不会让合金性能发生变化。但锌铝合金比重偏析比较严重，尤其是ZA27合金在用于铸制大件机械时很容易发生压缩的问题。普遍情况下，常常浇铸按照冷铁顺序进行即可，最终通过设置分型面或者保温口来达到效果。

第四，锌铝合金成型效果好，可以在其表面进行电镀等处理操作。

第五，锌铝合金具有优越的气密性，可以用在各类需要密封的场合；再者，锌铝合金的磁性小，受到外界力量的碰撞时不容易产生火花，爆炸的可能性小，可以用在有防爆要求的地方。

2高锌铝合金的主要构成分析

2.1主要构成元素

锌铝合金的主要构成物上面已经有提到，这里不再赘述，且铝在锌当中的固溶度会因为温度的改变而出现变化。增加铝元素可以有效提高锌的强度与冲击韧性，当合金中的铝含量达到4-5％时，锌铝合金的综合性能最佳。实验表明，当在锌当中增加了大约4％的铝合金后，其抗拉强度会迅速由100MPa增加至300MPa，延伸率也从原来的5％提升至30％。

含4％A1的锌基合金是由富铝的相和富锌的相组成的两相共晶合金，为了提高合金的强度，避免出现晶间的腐蚀与过早老化，可以适当增加第四组员镁与第三组元铜。

镁跟锌的共同作用，可以组合成脆且硬的化合物质，微量镁业会直接影响到锌铝合金的机械性能。并且镁含量的逐渐增加，会有效提升合金的硬度和强度，但是相应的韧性和延展性会有所降低。而铜能适当提升锌铝合金的强度、硬度以及冲击韧性，但是会使得锌铝合金在流动性与塑性方面变弱。

2.2其它构成元素

铁是炼制合金不可缺少的一大重要元素。在金属锌中，锌与铁在419℃时可形成含0．018％铁的共晶体。铁超过共晶点含量时，即出现脆性化合物FeZn7，降低本来就较低的延伸率。在锌铝合金中，铝的存在能抑制Fezn7相的产生，但不能消除铁的有害影响。试验表明，当合金中含铁超过0.020％时，锭坯易出现热裂倾向；微量的铁能使合金流动性降低，硬度增大，令锭坯表面质量变差；尤其严重的是，当合金中铁含量高时，易形成片状锌铝合金涂层，使合金粘附强度降低，防腐性能变差。铅、锡铅不固溶于锌。微量铅对合金性能影响不大。铅含量高时，铅与锌形成低熔点共晶体。特别当合金中存在锡时，锡、铅、锌形成熔点只有150℃三相共晶，热加工变形时极大地削弱合金分子间结合力，合金加工性能降低。在潮湿空气中，水蒸汽将沿合金晶界渗入而产生晶问腐蚀，杂质铅会加速这种腐蚀过程。在锌铝合金被腐蚀同时，含铅高时，还产生膨胀现象。

稀土元素可细化锌铝合金晶粒，降低晶界处的电极电位差，抑制晶间腐蚀，增强合金抗晶间腐蚀能力。

其它杂质元素，如镉、砷等，会明显损害合金机械性能，使铸件产生热裂倾向，应严格控制。

3高锌铝合金的应用概述

锌铝系列合金在建筑五金、矿山设备、工程机械、运输机械等方面都取得了许多成功应用的经验，其中应用最多的是代替部分青铜、黄铜制作耐磨零件和模具，代替锌基合金制作壳体薄壁零件和阀门等。

锌铝系列合金作为耐磨材料是其应用最多的一个方面，可制造在低速、重载条件下工作的各种耐磨零件，使用寿命和价格均比常用的锡青铜为优。例如：美国IDAHO的一家采矿公司用ZA12锌铝合金解决了矿井通风机轴承的裂纹问题，原来使用青铜材料的轴承工作不到3360h就出现裂纹，改用ZA12锌铝合金在使用4000h后进行拆检，轴承几乎没有磨损。工作6500h后仍可正常使用，其工作状况与原来基本相同，但成本比原来降低了30％。目前该公司已在地下电动机车枢轴轴承、矿车轴套、大型涡轮、链轨导板上使用锌铝合金。我国也开展了在制氧机、摩擦压力机、涡轮、制砖机、压胶机等方面的应用研究。

高锌铝合金具有良好的耐磨性，足铜合金的优良代用材料，这种合金可用于制造滑块、压下螺母、轴瓦、轴套、蜗轮等，使用寿命为铜合金的l～3倍，而铸件成本仅为铜合金的40～60，具有显著的经济效益。

高锌铝合金在一定条件下均可表现出良好的超塑性能，其中ZA22共析合金的超塑性最好、应用最广，研究也最深入。具有等轴超细晶粒的ZA22CuMg合金在2O0～300℃和适当的应变速率下拉伸时，可获得高达l500的延伸率，由于超塑性高锌铝合金在一定条件的延伸率特别高，因此可以一次成型形状复杂、尺寸精确、表面光洁的模腔和零件，可用于制造各种形状复杂的模锻件和挤压件。