高強韌耐磨鑄造合金的製作方法

2023-07-30 01:23:11

專利名稱：高強韌耐磨鑄造合金的製作方法
技術領域：
本發明屬於一種耐磨的合金材料，具體地說是一種用於製造軸瓦、軸套、蝸輪、絲母、滑塊等耐磨零件的合金材料。
以前機器上使用的軸瓦、軸套、蝸輪等耐磨件，主要是用錫青銅製作的。這種合金材料是以銅為基礎，並添加昂貴稀缺的金屬錫製成。在世界範圍內，銅和錫的資源緊缺，因此許多材料科研工作者都致力於錫青銅替代材料的研究。本世紀七十年代中期，由加拿大Noranda礦山研究中心研製出ZA-27鋅基合金，它的主要成份為AL25-28％，Cu2-3％，Mg0.02-0.03％、其餘為Zn。這一合金的優點被世界各國廣泛重視，並且在替代青銅製作耐磨材料方面取得了一定的成效。由於這類合金材料的主要成分是鋅基中加入AL、Cu及少量的Mg製成，它的缺點是熱膨脹係數高、韌性較低、抗衝擊能力差，其耐磨性能也不太理想，特別是在重載和潤滑不良的惡劣工況條件下，還時常發生粘軸現象，因此它的應用範圍受到了一定的限制。
本發明的目的是提供一種具有高強韌性、優良的耐磨性能的鑄造合金材料，以適用於製造軸瓦、軸套、蝸輪、絲母、滑塊等耐磨零件。
本發明的任務是這樣實現的。它是以鋅、鋁為主要成分，再加入少量的銅、稀土元素、矽以及鎳、鈦、硼這三種元素中的一種或其中兩種或三種。本合金的化學成分為AL25-50％，Cu1-5％，RE0.05-1.5％，Si0.05-2.0％，Ni0.05-1.0％，B0.002-0.02％，Ti0.01-0.5％；其餘為Zn。以上各化學元素的含量以重量百分比計。
在本合金中，提高鋁的成分含量，其主要作用是提高合金的強度和硬度。隨著鋁量的增加，合金的金相組織得到細化，其共晶體形態呈片狀，彌散地分布於相晶界，組織細化和均勻分布，能提高合金的機械性能。
本合金中加入銅，可形成金屬間化合物質點，使合金得到強化和硬化，銅也能顯著提高合金的耐腐蝕性。
矽的加入可增加合金的硬質點，並且這些硬質點均勻分布於基體中，這種軟基體上均勻分布著硬質點的組織是合金中理想的耐磨組織，可使合金的耐磨性進一步提高。硬質點矽相的存在還可以防止合金與偶合件的粘著。
稀土、鎳、硼、鈦的加入，可以細化合金的枝晶組織，提高合金的延伸率，並且可形成硬質點彌散分布於基體中，提高合金的耐磨性。本合金中加入的稀土可以是稀土合金，也可以是純稀土，最好是使用鈰、鑭混合純稀土。另外鎳的加入還可以改善合金的耐蝕性能。
稀土、鎳、硼、鈦這些元素最好以對合金變質處理的方式加入，這種加入方式其一可以優化合金組織，使合金元素形成的硬質點彌散地分布在本合金的軟基體上，使本合金的耐磨性及韌性均有顯著的提高；其二，這些微量元素的加入，在凝固時，首先析出高熔點金屬間化合物，對高鋁相的上浮，有抑制作用，可以減輕底縮缺陷，也可以降低成分的偏析。
本合金材料的機械性能如下抗拉強度σb400-460Mpa；延伸率δ3-15％；布氏硬度HB110-130；衝擊韌性αK＞40J/cm2；在相同摩擦磨損條件下，本合金的摩擦係數明顯低於錫青銅和ZA-27合金，其滑動摩擦磨損量僅是錫青銅的30-40％。從以上機械性能可以看出，本合金的綜合機械性能明顯優於錫青銅和2A-27合金。與ZQSn6-6-3相比，其成本可降低50-70％，重量可減輕約50％，且能節約大量的貴重金屬。本合金生產易於控制，能耗低，廢品少。利用本合金代替錫青銅和ZA-27合金生產耐磨零件具有顯著的經濟效益和社會效益。
權利要求
1.高強韌耐磨鑄造合金，其特徵在於它基本由鋅、鋁、銅、稀土、矽及鎳、硼、鈦這三種元素或這三種元素中的一種或兩種組成，其化學成分為AL25-50％，Cu1—5％，RE0.05-1.5％，Si0.05-2.0％，Ni0.05-1.0％，B0.002-0.02％，Ti0.01-0.5％；其餘為Zn，以重量百分比計。
全文摘要
本發明涉及一種用於製造軸瓦、軸套、蝸輪、滑塊等耐磨零件的鑄造合金材料。它由鋅、鋁、銅、稀土、矽及鎳、硼、鈦這三種元素或它們中的一種或兩種組成。其化學成分為AL25-50％，Cu1-5％，RE0.05-1.5％，Si0.05-2.0％，Ni0.05-1.0％；B0.002-0.02％，Ti0.01-0.5％；其餘為Zn。由於本合金用稀土、矽、鎳、鈦、硼進行變質處理，形成的硬質點彌散的分布於基體中，使本合金的綜合機械性能有了很大提高，尤其是耐磨性能有了大幅提高。
文檔編號C22C21/10GK1130213SQ95110358
公開日1996年9月4日 申請日期1995年2月28日 優先權日1995年2月28日
發明者蘇新同, 徐承群 申請人:蘇新同