铝含量对铸造锌合金流动性及力学性能的影响

张新庄 李海龙

摘 要：为了研究铝含量对铸造锌合金流动性及力学性能的影响，本文对不同铝含量的铸造合金，进行了流动性及力学性能检测，结果表明：随着铝含量的增加流动性呈先增强后减弱的趋势，当铝含量为5%时，微观组织为锌铝共晶相，流动性最佳，而随着铝含量增加抗拉强度的变化趋势与流动性正相反，当铝含量为5%时抗拉强度最差，抗拉强度为239MAP。

关键词：铸造锌合金 铝含量 抗拉强度 流动性

中图分类号：TG441.8 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）06（c）-0110-03

铸造锌合金具有优良的力学性能和机加工性能，在机械行业获得了广泛的应用[1-4]。铸造锌合金在压铸成型过程中，其流动性影响着铸件的充型能力，流动性差导致铸件充型不足，铸件致密性差、存在缩松及缩孔现象，影响其使用性能；同时，铸造锌合金要拥有着较好的力学性能，诸如抗拉强度、冲击韧性等，保证铸件的使用寿命；而铝含量影响着铸造锌合金流动性及力学性能。。

本实验通过在铸造锌合金中加入不同含量的铝来浇铸成型。通过电感耦合等离子发射光谱仪（ICP）来测试合金的成分，探讨铝含量对铸造锌合金流动性及力学性能的影响。

1 实验

1.1 实验设备及原材料

（1）实验设备：井式坩埚电阻炉、高纯度石墨坩埚、石墨搅拌棒、电感耦合等离子发射光谱仪（ICP）、金相显微镜、拉伸试验机。

（2）原材料：豫光0#锌、99.7铝、99.6镁、精炼剂-氯化铵。

1.2 实验过程

实验采用井式坩埚电阻炉制备Zn-x%Al-0.045%Mg合金（如表1所示），首先炉子加热至200℃，将石墨坩埚放入炉内，保温15min，取出坩埚，在坩埚内壁涂抹一层滑石粉，之后放入炉内，温度加热至550℃，将一定量的锌锭放入坩埚；待锌锭熔化后，将一定量的铝加入坩埚，保温25min（搅拌辅助熔化），熔化后加入鎂块，切勿使镁漂于熔液上方，随后加入氯化铵造渣，将温度升到570℃～580℃左右，保温30min。当温度降至450℃～470℃时即进行浇铸，模具提前预热到50-60℃左右，每种合金在浇铸之前需对元素含量进行ICP化验（用车床将试样车20g左右样丝），化验合格后方可浇铸成型。将浇铸好的试样机加工，进行金相观察、流动性、力学性能测试；

2 实验结果及分析

2.1 铝含量对铸造锌合金微观组织的影响

分别对含3%铝、5%铝、6%的铸造锌合金进行了金相检测，通过金相组织观察，3%铝的铸造锌合金组织为富锌相+锌铝共晶组织（如图1a、1b所示），5%铝的铸造锌合金组织为锌铝共晶组织（如图1c、1d所示），6%铝的铸造锌合金组织为富铝相+锌铝共晶组织（如图1e、1f所示）。

2.2 铝含量对铸造锌合金流动性的影响

通过自制的流动性检测装置（如图2），分别对含铝3%、5%、6%的铸造锌合金进行了流动性检测；在相同的环境及条件下，完成浇铸并测量其螺旋流动曲线，结果如图3所示，经过测量，3%铝的螺旋线长度为955mm，5%铝的螺旋线长度为1040mm，6%铝的螺旋线长度为915mm，如表2所示；所以，根据实验结果，流动性最好的样品是5%铝铸造锌合金，其次是3%铝铸造锌合金，最差的是6%铝铸造锌合金。

2.3 铝含量对铸造锌合金抗拉强度的影响

分别对含铝3%、5%、6%的铸造锌合金进行了拉伸试验，每种含量进行3组拉伸试验，求3组平均值作为每种铝含量的抗拉强度，结果如表2所示，含3%铝的铸造锌合金抗拉强度为260MPa，含5%铝的铸造锌合金抗拉强度为249MPa，含6%铝的铸造锌合金抗拉强度为260MPa。

3 分析

由金相组织观察可知，不同铝含量的铸造锌合金其微观组织不同，5%铝的铸造锌合金组织主要为锌铝共晶，共晶组织以层片状存在（如图1c，1d所示），且对应的熔点较低，故在一定铝含量范围内共晶点的流动性最好，如图3所示，5%铝的铸造锌合金流动性最好；通过流动性及抗拉强度综合分析，铝含量对铸造锌合金的流动性及抗拉强度呈反比关系（如图4所示）。

4 结论

（1）铝含量影响着铸造合金的流动性：随着铝含量的增加，流动性呈先增加后减弱的趋势，当铝含量为5%时，其微观组织为锌铝共晶，呈层片状存在，流动性最佳。

（2）随着铝含量的变化，铸造锌合金的抗拉强度随之变化：铝含量增加，其抗拉强度呈减弱后增强的趋势，当铝含量为5%时抗拉强度最小。

（3）随着铝含量增加，铸造锌合金的流动性及抗拉强度的变化趋势相反。

参考文献

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[2] 张照超，黄福祥，阮海光，等.Ce对铝锌合金组织和性能的影响[J].重庆理工大学学报，2017，31（2）：56-61.

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