【精品】铸造锌合金材料

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1、第二篇铸造锌合金材料2.1概述2.1.1锌的存在形式及基木屈性自然界中未曾发现过自然锌，锌往往是以硫化矿物和氧化矿物的形式存在。在硫化矿物中，锌主要是以闪锌矿形式存在，而在氧化矿中主要以菱锌矿和异极矿的形式存在。在现代炼锌工业所采用的原料，绝大部分是硫化矿物。同时，1'1然界中很少存在单一的锌矿床，一般多与其他金屈伴生，如铅锌矿、铜锌矿及铜铅锌矿等。锌是一种具有金屈光泽的银口色金属。其熔点为419.5°C,沸点为907°C。在未合金化时，它是一种较软的金属，其强度和硕度值要比锡和铅大，但比铝和铜要小。锌是同素异晶型金属，在低于170°C时，主要以P形式存在；在

2、170〜330°C范围以B形式存在；在330〜419°C范鬧以a形式存在。u相具有密排六方结构，因此室温下锌通常形成六面体品体，在断裂面出现结品状。一般讲，锌的品格常数a及c分别为0.2665nm和0.4947nm,c/a的理论值为1.856。每个锌原了周闌有12个临位原子，其中6个原子的间距为0.2665nm,另外6个为0.2907nnu在六方基血中，原子之间的结合力要比层间强。这就是锌各向异性的根源所在。锌晶体学的另一个很重要的方血是高温条件下原子在晶格中的易动性及纯锌在室温条件下变形后的再结品。假如某些合金元素如镉、铜等会形成锌固溶体，锌金属的再结品温度

3、则会捉高。对纯锌而言，几乎不发住加工硕化，因为再结晶会使加工造成的应力得到松弛。由于锌的恢复特性及加工破化程度很小,因此其蠕变抗力或在长期作用下承受变形的能力饺小。这就是锌不能用作工程材料的原因，但是如果加入某些合金元素如Ti及Cu等，蠕变抗力会增加许多倍。2.1.2铸造锌合金的优缺点铸造锌合金的生产历史较长，主要适用于压力铸造或重力铸造，用来浇注汽车、拖拉机等机电部门的各种仪表売体类铸件或浇注各种起重设备、机床、水泵等的轴承，并且近些年來又发展了高铝的高强度高耐磨性的铸造锌合金。纯金属在铸造后，可变得相当硬（如在水屮淬火）。商品锌因含有朵质，因而性脆而硬度高

4、。但在人于100°C温度下可以变形，能被压成薄板或拉制成金属纟幺。加热到250°C后，这种锌又会变脆，在钵中能研成粉末。所以，锌的延性与杂质和温度有关。实验表明，1.5俪厚的纯锌片，在125°C保温半小时后，基本可以软化。由于其蠕变抗力低，因而不能直接用于承载。锌的延性比铜小，但是比锡大。含有细晶粒的锌容易被馄轧。金属中晶粒大小视冷却条件不同而定，若熔化温度较高即超过熔点很多并且冷却缓慢时，其晶粒会变得粗大。锌与其他金属一样有加工破化的特点，在机械加工破化后可在低温状态炯火以恢复其延展性。金属锌的临界剪切应力较低，它取决于应变率及温度。单晶锌在自身重力作用下会

5、弯曲，其临界剪切应力不超过0.0785MNra_2o随着温度的升高，锌的热导率下降，而比热容増高。单品金属锌的热导率比多品金属锌高。热导率随晶体方向不同而不同。对定向凝固的铸造金屈，由于热膨胀的各向异性，会引起变形应力。含有杂质的金属锌的电阻较大。冷轧锌的电阻比热轧锌的电阻要略大一些。锌的抗磁性随晶体方向不同而不同。锌具有电热性，当锌试样的两个端部置于不同温度时，试样内部有电流通过。铸造锌合金的缺点是耐蚀性差，在长期使用过程小，易发牛老化现象。合金的老化使铸件变脆，性能急剧下降。同时铸件发生变形、膨胀，严重时町发生开裂。锌合金的这种现象通常认为主要是晶间腐蚀所

6、引起的。锌合金的老化，大大阻碍了这类合金的广泛应用，因此提高锌合金的抗老化能力，防止和推迟锌合金的老化就成了研究、生产这类合金的基本课题。在我国，锌是非铁金属工业中重点发展的主要金属之一。用锌合金取代铜合金和铝合金，在节约能源和降低原材料成木以及合理使用木国资源方血具有重要意义。锌的物理性能由表2-1所示。表21锌的物理性能性能数值或表达式体膨胀系数/X10V1（293〜523K）0.9线膨胀系数/xIOV1（293〜373K）多晶体39.7(293〜373K)a轴14.3(293〜673K)c轴60.8表面张力/mNm'（在熔点温度时）782(450°C)7

7、55电阻率(xl(P)///Qm固态(293K)5.96液态(692.7K)37.4原子序数30相对原子量65.37原子价2晶体结构密排六方a二0.2664nmc二0.49469nmc/a=l.856李晶面(1012)原子尺寸/nm原子半径0.1332离子半径0.075熔点/°c419.5沸点厂C907熔化潜热/kJmol-l(692.7K)7.28蒸发热/kJmol-l(llBOK)114.7密度/gcm3固态（25°C）7.14固态(419.5°C)6.83液态(419.5°C)6.62液态(800°C)6.25摩尔热容/Jmol-1(298〜692.7K

8、)固态cP=22.40+10.05x1