[其他]非發(fā)火性鑄造鋁合金

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86107139
• 申請日: 1986-10-23
• 公開（公告）號: CN86107139A
• 公開（公告）日: 1988-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉東起;楊光起;明占橋
• 申請（專利權(quán)）人: 北京有色金屬加工廠;煤炭科學(xué)研究院唐山分院
• 主分類號: C22C21/10
• 分類號: C22C21/10
• 代理公司: 煤炭工業(yè)部科學(xué)研究院專利事務(wù)部
• 代理人: 劉文山

本發(fā)明系一種新穎的非發(fā)火性鑄造鋁合金，其鑄件制品，特別適用于制造煤礦井下、化工、船舶等領(lǐng)域含有高沼氣及其它易燃易爆的混合氣體環(huán)境中運轉(zhuǎn)的機械。

目前國內(nèi)煤礦井下采掘機械幾乎都是用一般鑄造鋁合金或鋼材制造的，這些機械有時在含有沼氣環(huán)境中運轉(zhuǎn)。如抽出式局部通風(fēng)機，在抽排工作面含有高沼氣的濁風(fēng)時，勢必帶入煤、巖石、金屬碎片等顆粒雜質(zhì)，這些顆粒雜質(zhì)與葉輪或機殼碰撞摩擦將產(chǎn)生火花，具有引起瓦斯爆炸的危險。

在本發(fā)明以前，國內(nèi)常用的鑄造鋁合金有鋁硅合金ZL101～ZL111、鋁銅合金ZL201～ZL203、鋁鎂合金ZL301～ZL302、鋁鋅合金ZL401～ZL402（見《機械工程手冊》第3卷），經(jīng)對前述鑄造鋁合金，及對部分國外鑄造鋁合金，如美國的AlufontH、Alcoa145等鋅鋁合金，在撞擊試驗時均有火花發(fā)生，火花溫度為700～800℃，火花持續(xù)時間為數(shù)秒鐘，此現(xiàn)象足以引起可燃氣體的著火爆炸（如瓦斯爆炸感應(yīng)期火源溫度的下限為650℃）。國內(nèi)對鋁合金的防爆要求只規(guī)定了其中鎂元素的含量不得超過0.3%（重量），經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)，只是控制鎂含量在0.3%以下，并不能完全在撞擊下避免火花的發(fā)生。

本發(fā)明的目的是提供一種非發(fā)火性鑄造鋁合金，本合金的鑄件制品具有同物體撞擊或摩擦?xí)r不產(chǎn)生火花的特性，同時具有機械性能好、鑄造性能好、耐腐蝕及成本低的特點，保證在含有易燃易爆的混合氣體中使用時的安全。

本發(fā)明是以鋁為基的，含有鋅、銅、鉻、鈦、硼、鈹、鍶以及嚴格控制雜質(zhì)元素硅、鎂含量的非發(fā)火性鑄造鋁合金，其具體成分范圍如下：3.0～4.5%（重量）鋅、1.0～2.0%（重量）銅、0.1～0.3（重量）鉻、0.1～0.2%（重量）鈦、0.02～0.04%（重量）硼、0.01～0.05%（重量）鈹、0.02～0.08%（重量）鍶，余為鋁，雜質(zhì)元素硅、鎂合量小于0.3%（重量）。合金元素的主要作用如下：

1、鋅：本發(fā)明合金的基本元素。鋅在α-固溶體中具有很高的溶解度，在鑄態(tài)即可得到鋅在鋁中的過飽和固溶體，這就是該合金在撞擊時不產(chǎn)生火花的重要因素。鋁鋅合金在鑄態(tài)經(jīng)自然時效可獲得較高的機械性能，但是鋅含量的增加，合金的熱烈傾向增大，抗蝕性能降低，因此適宜的含鋅量為3.0～4.5%（重量）。

2、銅：銅在鋁中析出強化相（CuAl₂），使本合金強化，提高了合金的機械性能，同時還使合金的流動性、熱烈傾向、氣密性等鑄造性能得到改善。但過高的銅含量會使合金的耐腐蝕性降低，適宜的銅含量為1.0～2.0%（重量）。

3、鉻：鉻的作用是提高合金的機械性能，同時改善合金的抗腐蝕性能。但過高的鉻含量將導(dǎo)致合金的塑性降低。合適的鉻含量為0.1～0.3（重量）。

4、鈦：鋁合金中加入微量的鈦，與鋁形成Al₃Ti，當凝固時作為外來晶核使組織細化，從而使合金機械性能得到改善。鈦的加入量以0.1～0.2%（重量）為宜。

5、硼：鈦對合金的細化效果，只有硼存在時才能充分顯示出來。當鈦含量為0.1～0.2%（重量）時，硼的最適宜量為0.02～0.04%（重量），該濃度比細化效果最佳。

6、鈹：鈹是制備高強度合金的重要微量元素，它不但可以細化鋁基體，同時使合金的塑性和韌性增加，疲勞強度進一步改善，因而避免在撞擊和振動時斷裂，鈹還具有抑制氧化作用，提高合金的耐腐蝕性能。鈹?shù)倪m宜加入量為0.01～0.05%（重量）。

7、鍶：鍶的作用與鈹相似，可以抑制合金的晶間腐蝕，提高合金的抗腐蝕能力。適宜的鍶含量為0.02～0.08%（重量）。

8、本合金中雜質(zhì)元素硅、鎂的合量不超過0.3%（重量），否則將惡化本合金的非發(fā)火性能。

按照本發(fā)明制造的非發(fā)火性鑄造鋁合金，由于有多種微量強化元素存在，保證了該合金具有優(yōu)良的機械性能和抗腐蝕性能，可以在惡劣的環(huán)境中使用。

實施例

本發(fā)明的合金配制熔煉是在電阻爐石墨坩堝中進行，熔煉溫度700～760℃，除氣精煉劑為氮氣，精煉除氣時間為10～15分鐘，精煉溫度730～740℃，澆注溫度720℃，鑄件自然時效即可獲得優(yōu)良的機械性能。表1給出本發(fā)明9個實施例的化學(xué)元素配料比，又給出每個實施例試樣的鑄造性能、機械性能及發(fā)火性試驗結(jié)果。