２０１３年第２期 ２０１３年 ４月 ・铸造设备与工艺 Ａｐｒ．２０１３ Ｎｏ２ ＦＯＵＮＤＲＹ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 试验研究・ 合金元素对Ａ１…Ｚｎ Ｓｉ Ｍｇ系合金组织和性能的影响 黄韦。程和法。周运海。陈文珂 （合肥工业大学材料科学与工程学院，安徽合肥摘２３０００９） 要：针对Ａｌ—ｚｎ—ｓｉ—Ｍｇ系合金塑料成型模具材料，研究了ｚｎ、ｓｉ、Ｍｇ等元素的加入量对合金组织和布氏 硬度的影响。结果表明：含Ｚｎ量由９％增加到１３％时，合金微观组织中的树枝状ａ（Ａ１）愈来愈发达，同时，合金布 氏硬度提高８．７５％。随着含ｓｉ量的增加，合金组织中的共晶硅逐渐增多，合金硬度提高了６．３３％。当Ｍｇ元素含量 由０．１％增加到０．３％时，合金微观组织变化不显著，但是，合金硬度提高了３．７５％。 关键词：Ａｌ－Ｚｎ—ｓｉ—Ｍｇ合金；合金元素；显微组织；布氏硬度 中图分类号：ＴＧ２２３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—６６９４（２０１３）０２—００１４－０３ ｈｌｎｕｅｎｃｅｓ ｏｆ Ａｌｌｏｙｉｎｇ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｈａｒｄｎｅｓｓ Ｏｆ Ａｌ—Ｚｎ—Ｓｉ—Ｍｇ Ａｌｌｏｙｓ ＨＵＡＮＧ ｗｅｉ，ＣＨＥＮＧ Ｈｅ一缸，ｚＨｏＵ Ｙｕｎ—ｈ ，ＣＨＥＮ Ｗｅｎ—ｋｅ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆＴｅｃｈｎｏｌｏｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ Ａｎｈｕｉ ２３０００９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｍａｉｎ ａｌｌｏｙｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ Ｚｎ，Ｓｉ ａｎｄ Ｍｇ ｏｎ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｂｒｉｎｅｌｌ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｏｆ Ａｌ－Ｚｎ—ｓｉ—Ｍｇ Ａｌｌｏｙｓ ｏｆ ｐｌａｓｔｉｃ ｍｏｌｄ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ． ｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ０ｃ（Ａ１）ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｍｃｔｕｒｅ ｗａｓ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ａｎｄ ａＨｏｙ Ｂｒｉｎｅｌｌ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ８．７５％ｗｈｅｎ ｚｉｎｃ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｆｒｏｍ ９％ｔｏ １３％．Ｅｕｔｅｃｔｉｅ ｓｉｌｉｃｏｎ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ａｎｄ ａｌｌｏｙ Ｂｒｉｎｅｌｌ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ６．３３％，ｗｈｅｎ ｓｉｌｉｃｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｆｒｏｍ ６％ｔｏ ８％．Ｂｕｔ ｔｈｅｒｅ Ｗａｓ ｌｉｔｔｌｅ Ｃｈａｎｇｅ ｉｎ ａｌｌｏｙ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｈｅｎ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｄ ｆｒｏｍ ０．１％ｔｏ ０－３％．ａｌｌｏｙ Ｂｒｉｎｅｌｌ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ３．７５％． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａ１一Ｚｎ—Ｓｉ—Ｍｇ ａｌｌｏｙｓ，ａｌｌｏｙｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ，ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，Ｂｒｉｎｅｌｌ ｈａｒｄｎｅｓｓ Ａｌ—ｚｎ—Ｓｉ—Ｍｇ系合金具有良好的铸造性能，缩 孔和热烈倾向较小，并且，该合金具有较好的焊接 性能和切削加工性能。其成分（质量分数，％）为：ｚｎ 大，需要模具材料具有较高的强度和硬度，才能保 证模具正常工作而不变形。然而，目前国内外，对铝 锌合金作为塑料成型模具材料其合金成分、组织及 其性能的研究非常匮乏，致使在实际生产中，合金 成分的选择没有规律可循，用于塑料成型模具的合 金成分设计、熔炼等有待深入研究和规范。为了弄 清不同合金元素对铝锌合金塑料模具材料组织和 性能的影响规律，本文以Ａｌ—ｚｎ—Ｓｉ—Ｍｇ系合金中主 要元素ｚｎ、ｓｉ、Ｍｇ为研究对象，探讨了其对合金组 织和硬度的影响规律，为铝锌合金塑料模具合金的 生产提供一定的理论基础。 １试验方法 ９％一１３％，Ｓｉ ６％～８％，Ｍｇ ０．１％～０＿３％，其余为Ａｌ 『ｌ，２】铸态下，Ａｌ—ｚｎ—Ｓｉ—Ｍｇ系合金的强度和硬度较 。高，适合于制造各种塑料成型模具。近年来随着塑 料工业的发展，塑料制品的种类日益增多，用途不 断扩大，塑料制品向精密化、大型化、复杂化发展， 成型生产向高速化发展。因此，塑料模具结构日趋 复杂，制造难度加大，对塑料模具材料和选用要求 也越来越高网。但在生产实际中，经常发现对不同厂 家同一牌号的塑料模具合金锭进行重熔铸造，最终 的性能却存在明显差异。这主要是由于合金中主要 元素含量不同导致的问。同时，塑料成型时压力较 收稿日期：２０１２—１０—１５ 作者简介：黄韦（１９８７一），男，安徽桐城人，硕士，主要从事先进材料 制备及其性能等方面的研究。 通讯作者：程和法（１９６２一），男，安徽安庆市人，教授，博士，主要从 事铸造合金及金属基复合材料等方面的研究。Ｅ—ｍａｉｌ： ｃｈｅｎｇ１２５０５＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ 材料选用ＺＬ１０２（１２％Ｓｉ，余量为铝）、纯锌、纯 铝、纯镁。在坩埚电阻炉中按熔点由低到高的顺序依 次加入锌、ＺＬ１０２和铝锭，待全部熔清后，于６８０℃加 入Ｍｇ锭，搅拌均匀后，加入六氯乙烷精炼除气，静 置１ ｍｉｎ～２ｍｉｎ后撇渣，升温至７００ ｏＣ左右时浇注 到金属型中。 ・１４・