一种ZnAgCuYb浇铸料及制作方法与应用与流程

一种znagcuyb浇铸料及制作方法与应用
技术领域
1.本发明属于浇铸材料技术领域，具体是一种znagcuyb浇铸料及制作方法与应用。


背景技术：

2.目前，在索接头的制作领域，在开式和闭式浇铸索节的制作过程中，主要用到的浇铸料有树脂、纯锌或锌合金(比如zncu
1.7
yb)等。在浇铸索节的制作中，zncu
1.7
yb材料因为熔点低且为共晶合金，晶粒度小且流动性好，机械性能优良而被一些场合使用；但相关技术中zncu
1.7
yb材料的机械性能相对较差，从而导致索接头的承载能力较差。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种znagcuyb浇铸料，以解决上述背景技术中提出的问题和缺陷的至少一个方面。
4.本发明还提供了上述znagcuyb浇铸料的制作方法。
5.本发明还提供了上述znagcuyb浇铸料的应用。
6.具体如下，本发明第一方面提供了一种znagcuyb浇铸料，由以下质量分数的元素组成：
7.ag、1.5％～2.5％；cu、1.5％～1.9％；yb、0.05％～0.15％；余量为zn。
8.根据本发明浇铸料技术方案中的一种技术方案，至少具备如下有益效果：
9.本发明在zn
98.25
cu
1.7
yb
0.05
的基础上，在cu和yb的含量不变的前提下加入少量的ag，在保证浇铸料熔点基本不变的条件下，提升了浇铸料的机械性能，最终得到高强度高流动性浇铸料。
10.根据本发明的一些实施方式，由以下质量分数的元素组成：
11.ag、2.0％～2.5％；cu、1.5％～1.9％；yb、0.05％～0.15％；余量为zn。
12.根据本发明的一些实施方式，由以下质量分数的元素组成：
13.ag、2.2％～2.5％；cu、1.5％～1.9％；yb、0.05％～0.15％；余量为zn。
14.根据本发明的一些实施方式，所述znagcuyb浇铸料，由以下质量分数的元素组成：
15.ag、2％；cu、1.7％；yb、0.05％；zn、96.25％。
16.根据本发明的一些实施方式，所述znagcuyb浇铸料，由以下质量分数的元素组成：
17.ag、2.2％；cu、1.5％；yb、0.05％；zn、96.25％。
18.根据本发明的一些实施方式，所述znagcuyb浇铸料的固液区间为420℃～450℃。
19.根据本发明的一些实施方式，所述znagcuyb浇铸料的固液区间为420℃～445℃。
20.根据本发明的一些实施方式，所述znagcuyb浇铸料的固液区间为424.5℃～438.1℃。
21.根据本发明的一些实施方式，所述znagcuyb浇铸料的427.9℃～443.8℃。
22.根据本发明的一些实施方式，所述znagcuyb浇铸料的晶粒尺寸为100μm～150μm。
23.根据本发明的一些实施方式，所述znagcuyb浇铸料的晶粒尺寸为100μm～190μm。
24.根据本发明的一些实施方式，所述znagcuyb浇铸料的拉伸强度为180mpa以上。
25.根据本发明的一些实施方式，所述znagcuyb浇铸料的拉伸强度为180mpa～200mpa。
26.根据本发明的一些实施方式，所述znagcuyb浇铸料的拉伸强度为185mpa～200mpa。
27.根据本发明的一些实施方式，所述znagcuyb浇铸料的断后伸长率为4.5％～5.5％。
28.根据本发明的一些实施方式，所述znagcuyb浇铸料的断后伸长率为4.7％～5.5％。
29.根据本发明的一些实施方式，所述znagcuyb浇铸料的抗压强度为440mpa以上。
30.根据本发明的一些实施方式，所述znagcuyb浇铸料的抗压强度为440mpa～500mpa。
31.根据本发明的一些实施方式，所述znagcuyb浇铸料的抗压强度为480mpa～500mpa。
32.根据本发明的一些实施方式，所述znagcuyb浇铸料的抗拉强度为140mpa以上。
33.根据本发明的一些实施方式，所述znagcuyb浇铸料的抗拉强度为140mpa～200mpa。
34.根据本发明的一些实施方式，所述znagcuyb浇铸料的抗拉强度为145mpa～200mpa。
35.本发明第二方面提供了上述znagcuyb浇铸料的方法，包括以下步骤：
36.将cu-yb中间合金、zn-cu中间合金、金属zn和金属ag混合后熔炼，浇铸。
37.根据本发明的一些实施方式，所述浇铸的温度为460℃～480℃。
38.根据本发明的一些实施方式，所述浇铸的时间为3min～10min。
39.根据本发明的一些实施方式，所述cu-yb中间合金中cu和yb的质量比为9～11:1。
40.根据本发明的一些实施方式，所述cu-yb中间合金中cu和yb的质量比为10～11:1。
41.根据本发明的一些实施方式，所述cu-yb中间合金采用真空熔炼制得。
42.根据本发明的一些实施方式，所述zn-cu中间合金中cu和zn的质量比为0.9～1.1:1。
43.根据本发明的一些实施方式，所述zn-cu中间合金中cu和zn的质量比为1.0～1.1:1。
44.根据本发明的一些实施方式，所述zn-cu中间合金采用电阻熔炼制得。
45.根据本发明的一些实施方式，所述cu-yb中间合金、zn-cu中间合金、金属zn和金属ag的质量比为50～60:200～250:9500～9600:200。
46.根据本发明的一些实施方式，所述cu-yb中间合金、zn-cu中间合金、金属zn和金属ag的质量比为55～60:240～250:9500～9550:200。
47.根据本发明的一些实施方式，所述熔炼过程中加入覆盖剂木炭。
48.根据本发明的一些实施方式，所述浇铸过程中加入覆盖剂玻璃。
49.本发明第三方面公开了上述znagcuyb浇铸料在制备索节中的应用。
50.根据本发明的一些实施方式，所述znagcuyb浇铸料应用于制备索接头。
附图说明
51.为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
52.图1为实施例1制备的锌合金浇铸料zn
96.25
ag2cu
1.70
yb
0.05
与钢丝绳钢丝结合后的浇铸材料金相组织图。
具体实施方式
53.以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
54.本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
55.实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
56.实施例1
57.本实施例为一种znagcuyb浇铸料，由以下质量分数的各元素组成：
58.zn 96.25％、ag 2％、cu 1.7％和yb 0.05％。
59.本实施例中znagcuyb浇铸料的晶粒尺寸为120μm。
60.本实施例中znagcuyb浇铸料的固液区间为424.5℃～438.1℃。
61.本实施例中znagcuyb浇铸料的制备方法，由以下步骤组成：
62.s1、配置cu-yb中间合金，称取一级cu质量为1000克，称取稀土yb质量为100克，使其质量比为cu：yb＝10：1；
63.配置zn-cu中间合金，称取一级zn质量为500克，称取一级cu质量为500克，使其质量比为zn：cu＝1：1；
64.s2、采用真空熔炼获制取cu-yb中间合金，并采用化学分析法测定中间合金的质量百分比为cu：yb＝10：1；
65.采用陶瓷坩埚电阻炉中熔炼获取zn-cu中间合金，并采用化学分析法测定中间合金的质量百分比为zn：cu＝1：1；
66.s3、设定浇铸料的最终配方zn：ag：cu：yb＝96.25：2：1.70：0.05；
67.根据cu-yb中间合金和zn-cu中间合金的实际质量百分比并考虑烧损率，制定原材料的质量比为zn：ag：zn-cu：cu-yb＝9505：200：240：55，其中zn、ag、zn-cu和cu-yb的总质量为10000g。
68.在普通陶瓷坩埚电阻炉中按上述比例熔炼锌合金浇铸料，在不锈钢模具中浇铸(温度为470℃，浇铸的时间为5min)，为减少氧化，熔炼和浇注过程中，均加入覆盖剂(木炭)进行保护。
69.采用化学分析法测定所得锌合金浇铸料组分的其质量百分比为zn：ag：cu：yb＝
96.25：2：1.70：0.05。
70.采用差热法测定本实施例中制备的znagcuyb浇铸料的熔点在424.5℃至438.1℃之间；
71.按国标将实施例一中制备的锌合金浇铸料制作成拉伸试样并测定抗拉强度为185mpa，屈服强度为145mpa；
72.采用金相显微镜测定浇铸料的晶粒尺寸为120μm左右，见图1；
73.对浇铸料进行抗压强度测试，测定其抗压强度450mpa。
74.上述测试结果具体如表1中所示。
75.表1实施例1制备的znagcuyb浇铸料的性能
[0076][0077][0078]
实施例2
[0079]
本实施例为一种znagcuyb浇铸料，由以下质量分数的各元素组成：
[0080]
zn 96.25％、ag 2.2％、cu 1.5％和yb 0.05％。
[0081]
本实施例中浇铸料的制备方法参照实施例1中进行。
[0082]
固液区间：427.9℃～443.8℃；抗拉强度在196mpa，屈服强度在149mpa，断后伸长率在4.8％，抗压强度在468mpa。
[0083]
对比例1
[0084]
本对比例为zncu
1.7
yb浇铸料(zn
98.25
cu
1.70
yb
0.05
)。
[0085]
经测量，zncu
1.7
yb浇铸料的机械性能如下：
[0086]
抗拉强度在120mpa，屈服强度在100mpa，断后伸长率在4％，抗压强度在430mpa。
[0087]
本发明实施例1在zncu
1.7
yb加入少量的元素ag，浇铸料的抗拉强度和屈服强度有较大的提升，断后伸长率和抗压强度稍有提高。同时，浇铸料的熔点和晶粒度大小基本保持不变，这将有助于提升浇铸索接头的浇铸质量。
[0088]
本发明实施例在zncu
1.7
yb浇铸料的基础上开发一种抗拉强度、屈服强度、断后伸长率和抗压强度都优于zncu
1.7
yb的浇铸料。
[0089]
本发明对比例2通过三相图采用zn、ag和cu在质量比为96.3：2：1.7的条件下，即zn、ag和cu在共晶点附近熔点为435℃的特点，配置相应成分的浇铸料zn
96.3
ag2cu
1.7
。
[0090]
同时，为了提高浇铸料的流动性，在zn
96.3
ag2cu
1.7
的基础上加入微量的表面张力系数很小的稀土元素yb，以此来降低浇铸料的表面张力以提高浇铸料的流动性；同时通过加入少量的稀土元素yb可以起到细化晶粒尺寸的目的。
[0091]
为了提升zncu
1.70
yb浇铸料的机械性能，在zncu
1.70
yb的基础上添加了2％左右的ag，最终得到熔点在435.8℃左右的高强度高流动性浇铸料。
[0092]
本发明实施例通过在zncu
1.7
yb基础上加入元素ag，提升了浇铸料的抗拉强度和屈服强度，断后伸长率和抗压强度也有提高；同时基本没有改变浇铸料的熔点和流动性，使其
在浇铸过程中的工艺保持不变；同时还提高索接头的承载能力。
[0093]
综上所述，本发明通过加入微量的表面张力系数很小的稀土元素yb，以此来降低浇铸料的表面张力以提高浇铸料的流动性；同时通过加入少量的稀土元素yb可以起到细化晶粒尺寸的目的。为了提升浇铸料的机械性能，添加了ag，最终得到高强度高流动性浇铸料。
[0094]
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种znagcuyb浇铸料，其特征在于，由以下质量分数的元素组成：ag、1.5％～2.5％；cu、1.5％～1.9％；yb、0.05％～0.15％；余量为zn。2.根据权利要求1所述的znagcuyb浇铸料，其特征在于，由以下质量分数的元素组成：ag、2.0％～2.5％；cu、1.5％～1.9％；yb、0.05％～0.15％；余量为zn。3.根据权利要求2所述的znagcuyb浇铸料，其特征在于，由以下质量分数的元素组成：ag、2.2％～2.5％；cu、1.5％～1.9％；yb、0.05％～0.15％；余量为zn。4.根据权利要求1所述的znagcuyb浇铸料，其特征在于，所述znagcuyb浇铸料的固液区间为420℃～450℃。5.根据权利要求1所述的znagcuyb浇铸料，其特征在于，所述znagcuyb浇铸料的晶粒尺寸为100μm～150μm。6.根据权利要求1所述的znagcuyb浇铸料，其特征在于，所述znagcuyb浇铸料的拉伸强度为180mpa以上。7.根据权利要求1所述的znagcuyb浇铸料，其特征在于，所述znagcuyb浇铸料的抗压强度为440mpa以上。8.一种制作如权利要求1至6任一项所述的znagcuyb浇铸料的方法，其特征在于，包括以下步骤：将cu-yb中间合金、zn-cu中间合金、金属zn和金属ag混合后熔炼，浇铸。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述浇铸的温度为460℃～480℃。10.一种如权利要求1至6任一项所述znagcuyb浇铸料在制备索节中的应用。

技术总结
本发明公开了一种ZnAgCuYb浇铸料及制作方法与应用，涉及浇铸材料技术领域，该浇铸料由以下质量分数的元素组成：Ag、1.5％～2.5％；Cu、1.5％～1.9％；Yb、0.05％～0.15％；余量为Zn。本发明在Zn


技术研发人员：李再华 何智洋 陈森竹 邓璐 欧阳斌
受保护的技术使用者：湖南湘电动力有限公司
技术研发日：2023.05.10
技术公布日：2023/8/9