專利名稱：高強(qiáng)韌耐磨鑄造合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種耐磨的合金材料，具體地說(shuō)是一種用于制造軸瓦、軸套、蝸輪、絲母、滑塊等耐磨零件的合金材料。
以前機(jī)器上使用的軸瓦、軸套、蝸輪等耐磨件，主要是用錫青銅制作的。這種合金材料是以銅為基礎(chǔ)，并添加昂貴稀缺的金屬錫制成。在世界范圍內(nèi)，銅和錫的資源緊缺，因此許多材料科研工作者都致力于錫青銅替代材料的研究。本世紀(jì)七十年代中期，由加拿大Noranda礦山研究中心研制出ZA-27鋅基合金，它的主要成份為AL25-28％，Cu2-3％，Mg0.02-0.03％、其余為Zn。這一合金的優(yōu)點(diǎn)被世界各國(guó)廣泛重視，并且在替代青銅制作耐磨材料方面取得了一定的成效。由于這類合金材料的主要成分是鋅基中加入AL、Cu及少量的Mg制成，它的缺點(diǎn)是熱膨脹系數(shù)高、韌性較低、抗沖擊能力差，其耐磨性能也不太理想，特別是在重載和潤(rùn)滑不良的惡劣工況條件下，還時(shí)常發(fā)生粘軸現(xiàn)象，因此它的應(yīng)用范圍受到了一定的限制。
本發(fā)明的目的是提供一種具有高強(qiáng)韌性、優(yōu)良的耐磨性能的鑄造合金材料，以適用于制造軸瓦、軸套、蝸輪、絲母、滑塊等耐磨零件。
本發(fā)明的任務(wù)是這樣實(shí)現(xiàn)的。它是以鋅、鋁為主要成分，再加入少量的銅、稀土元素、硅以及鎳、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(xué)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％；其余為Zn。以上各化學(xué)元素的含量以重量百分比計(jì)。
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(qiáng)度和硬度。隨著鋁量的增加，合金的金相組織得到細(xì)化，其共晶體形態(tài)呈片狀，彌散地分布于相晶界，組織細(xì)化和均勻分布，能提高合金的機(jī)械性能。
本合金中加入銅，可形成金屬間化合物質(zhì)點(diǎn)，使合金得到強(qiáng)化和硬化，銅也能顯著提高合金的耐腐蝕性。
硅的加入可增加合金的硬質(zhì)點(diǎn)，并且這些硬質(zhì)點(diǎn)均勻分布于基體中，這種軟基體上均勻分布著硬質(zhì)點(diǎn)的組織是合金中理想的耐磨組織，可使合金的耐磨性進(jìn)一步提高。硬質(zhì)點(diǎn)硅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(xì)化合金的枝晶組織，提高合金的延伸率，并且可形成硬質(zhì)點(diǎn)彌散分布于基體中，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(duì)合金變質(zhì)處理的方式加入，這種加入方式其一可以優(yōu)化合金組織，使合金元素形成的硬質(zhì)點(diǎn)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(shí)，首先析出高熔點(diǎn)金屬間化合物，對(duì)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(jī)械性能如下抗拉強(qiáng)度σb400-460Mpa；延伸率δ3-15％；布氏硬度HB110-130；沖擊韌性αK＞40J/cm2；在相同摩擦磨損條件下，本合金的摩擦系數(shù)明顯低于錫青銅和ZA-27合金，其滑動(dòng)摩擦磨損量?jī)H是錫青銅的30-40％。從以上機(jī)械性能可以看出，本合金的綜合機(jī)械性能明顯優(yōu)于錫青銅和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(jié)約大量的貴重金屬。本合金生產(chǎn)易于控制，能耗低，廢品少。利用本合金代替錫青銅和ZA-27合金生產(chǎn)耐磨零件具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
權(quán)利要求
1.高強(qiáng)韌耐磨鑄造合金，其特征在于它基本由鋅、鋁、銅、稀土、硅及鎳、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(xué)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％；其余為Zn，以重量百分比計(jì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造軸瓦、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、硅及鎳、硼、鈦這三種元素或它們中的一種或兩種組成。其化學(xué)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％；其余為Zn。由于本合金用稀土、硅、鎳、鈦、硼進(jìn)行變質(zhì)處理，形成的硬質(zhì)點(diǎn)彌散的分布于基體中，使本合金的綜合機(jī)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(hào)C22C21/10GK1130213SQ95110358
公開(kāi)日1996年9月4日 申請(qǐng)日期1995年2月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月28日
發(fā)明者蘇新同, 徐承群 申請(qǐng)人:蘇新同