鑄造鋅合金及基復(fù)合材料

本書作者在長期研究特種合金及金屬基復(fù)合材料的基礎(chǔ)上，承擔(dān)了山西省歸國留學(xué)人員基金項(xiàng)目及山西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目有關(guān)鋅合金及其復(fù)合材料的研究及開發(fā)工作，所研究的材料已用于生產(chǎn)實(shí)踐。本書為作者經(jīng)過長期文獻(xiàn)總結(jié)及試驗(yàn)研究的結(jié)果。本書共分五章。第一章介紹了鋅及鋅合金的基本概念，其中包括鋅的基本性質(zhì)、鋅的生產(chǎn)及鋅的用途等基本常識。第二章介紹了鋅鋁合金的組織及性能。該章包括了鋅鋁合金的組織特點(diǎn)、鋅鋁合金的熔化及處理工藝以及鋅鋁合金的基本力學(xué)性能等。第三章介紹了鋅鋁合金的鑄造工藝特點(diǎn)，其中除了介紹鋅鋁合金的砂型及金屬型重力鑄造外，還介紹了該合金的特種鑄造工藝如壓力鑄造、擠壓鑄造、離心鑄造的工藝及特點(diǎn)。第四章介紹了鑄造鋅基復(fù)合材料的組織及特點(diǎn)，其中包括復(fù)合材料的基本概念、鋅基復(fù)合材料的組織與力學(xué)性能的關(guān)系以及鋅基復(fù)合材料的使用特點(diǎn)。第五章介紹了鋅基復(fù)合材料制造中的理論及實(shí)踐問題，其中在介紹鋅基復(fù)合材料常用的制造方法的基礎(chǔ)上，還介紹了鋅鋁硅復(fù)合材料的部分理論及實(shí)踐內(nèi)容。

目前工業(yè)生產(chǎn)用鑄造鋅合金各國均形成了自己的標(biāo)準(zhǔn)，比較規(guī)范化。鑄造鋅合金錠主要用于鑄造廠生產(chǎn)鑄造件，重力鑄造件和熱鍍鋅件。

鑄造鋅合金的缺點(diǎn)是耐蝕性差，在長期使用過程中，易發(fā)生老化現(xiàn)象。合金的老化使鑄件變脆，性能急劇下降。同時鑄件發(fā)生變形、膨脹，嚴(yán)重時可發(fā)生開裂。鋅合金的這種現(xiàn)象通常認(rèn)為主要是晶間腐蝕所引起的。

鋅合金的老化，大大阻礙了這類合金的廣泛應(yīng)用，因此提高鋅合金的抗老化能力，防止和推遲鋅合金的老化就成了研究、生產(chǎn)這類合金的基本課題。在我國，鋅是非鐵金屬工業(yè)中重點(diǎn)發(fā)展的主要金屬之一。用鋅合金取代銅合金和鋁合金，在節(jié)約能源和降低原材料成本以及合理使用本國資源方面具有重要意義 。

鋅合金種類很多，分類方法也不盡相同，按習(xí)慣和應(yīng)用方式，大致有三種分類方法。

（1）按合金成分分類

鋅合金按成分可分為四類：Zn一Al系、Zn一Cu系、Zn一Pb系和Zn一Pb一Al系。

Zn一Al系合金一般含有少量的Cu、Mg以提高強(qiáng)度和改善耐蝕性。

Zn―Cu合金一般還含有Ti，也稱Zn一Cu一Ti系合金，該合金是抗蠕變合金，有時為進(jìn)一步改善抗蠕變性能也加入少量Cr。

Zn一Pb系合金一般用做沖制電池殼用，并可制成各種小五金及體育運(yùn)動器材等。

Zn一Pb一Al系合金用于鍍鋅行業(yè)。近些年有些鍍鋅行業(yè)人員主張取消Al，單純使用Zn一Pb合金。

（2）按加工方式分類

按加工方式，鋅合金主要分為三類，鑄造合金、變形合金和熱鍍鋅合金。

鑄造合金又分為壓力鑄造合金、重力鑄造合金等。其中，Zn一Al合金和Zn一Cu一Ti合金既可直接鑄造，又可進(jìn)行變形加工。Zn一Al合金因其具有超塑性曾引起人們大力關(guān)注。

（3）按性能和用途分類

抗蠕變鋅合金,也就是前述Zn一Cu一Ti合金，它可通過變形生產(chǎn)所需要的零件，也可以直接壓鑄制品。 超塑性鋅合金,指Zn一Al二元合金。它在一定的組織條件和變形條件下，能呈現(xiàn)出極高的延伸率。對于加工一些形狀復(fù)雜的零件，有獨(dú)到之處。該合金在美國、英國和日本研究較多，并得到了應(yīng)用。超塑性鋅合金的抗拉強(qiáng)度可以超過銅、鋁合金，甚至達(dá)到或超過軟鋼水平。具有在270℃左右呈現(xiàn)超塑性，極易加工成形，同時還兼有鋅的耐腐蝕、成本低的優(yōu)點(diǎn)。