一種能提高摩擦磨損性能的鋅鋁銅鉻硅錳合金的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于鋅鋁合金制備技術領域，特指一種能提高摩擦磨損性能的鋅鋁銅鉻硅猛合金。
【背景技術】
[0002]鋅鋁基合金是一種新型減磨材料。鋁鋅基合金的諸多優(yōu)點使其廣泛應用于各類機床模具內燃機發(fā)動機部件軸承件起重設備等，其中耐磨件居多，如制造軸承、軸瓦、滑塊、齒輪、蝸輪及壓下螺母等。該材料在優(yōu)點充分顯示的同時，其局限之處也逐漸為人們所了解。重載低速工況下，良好的耐磨損性能。實驗表明，與鋁、錫青銅相比，高鋁鋅基合金具有良好的摩擦磨損特性，較小的摩擦系數(shù)，更大的承載能力，微合金化后，摩擦系數(shù)較青銅，黃銅都小，且承載能力更大。
[0003]鋅鋁合金只所以有良好的減磨性能。因為它的組織為軟基硬質結構，這是一種很好的耐磨材料。鋅鋁合金有復合相結構，有富鋁的ct相和富鋅的η。a相和η相有著很好延展性，α是面心立方結構，Π是密排六方結構，它的c/a比正常的要大一些，這種結構有很好延展性，在摩擦過程式中起到潤滑作用。如何進一步提高鋅鋁合金的耐磨性，這是國內外一直關注的內容。向鋅鋁合金中加入合適數(shù)量的合金元素，使組織中出現(xiàn)一定數(shù)量大小合適均勻分布的復雜化合物硬質點，可以進一步提高材料的耐磨性。本發(fā)明開發(fā)出一種能提高摩擦磨損性能的鋅鋁銅鉻硅錳合金。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明開發(fā)出一種能提高摩擦磨損性能的鋅鋁銅鉻硅錳合金，其特征為:以工業(yè)招錠AOO號、鋅錠O號、招銅中間合金、招鉻中間合金、招娃中間合金、招猛中間合金、復合變質劑(Te9-15%、Sb 9-15%, Ba6_10%、Ti6_10%、W6_10%、Y4_7%、Gd4_7%、Tb2_5%、Nb 1-3%,Zrl-3%、余為鋁)、純鎂為原料。成分按重量百分比計算，按A137-39%、Cu2_2.5% (以含銅50%的鋁銅中間合金形式加入)、Cr0.4-0.5% (以含Cr35%的鋁鉻中間合金形式加入)、S1.3-0.4%(以含Si30%的鋁硅中間合金形式加入)、Mn0.2-0.3%(以含Mn40%的鋁錳中間合金形式加入)、復合變質劑0-1.1%、Mg0.014-0.02%、余量是Zn的比例稱重后在感應熔煉爐中溶煉。溶煉工藝為:先加入招徒、鋒徒、招銅中間合金、招絡中間合金、招5圭中間合金、鋁錳中間合金、復合變質劑，待材料全部熔化后，升溫至60(T650°C時保溫6min-8 min使各元素均勻化，為減少鎂的燒損用鐘罩將鎂壓入金屬液中，用含金屬液0.2%的脫水ZnCl2進行精煉，精煉時用鐘罩將脫水ZnCl2壓入金屬液中，靜置8min-10min后扒渣除氣，待溫度為5600C _580°C時準備澆注。鑄造工藝為:砂型鑄造，底板為金屬型，將熔煉好的鋅鋁銅鉻硅錳合金澆鑄成長250_、寬40_、高70_的毛坯，根據(jù)加入復合變質劑的含量不同，澆鑄出六組復合變質劑不同含量的鋅鋁銅鉻硅錳合金毛坯，其復合變質劑加入量分別為0%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%。再在毛坯上取樣，通過線切割加工出摩擦磨損試樣，摩擦磨損試樣為長19.5mm、寬10mm、高8mm。對磨件的尺寸為外徑Φ40 mm,內孔Φ16 mm,厚度10 mm,對磨件的材質為40Cr，硬度50 - 55HRC。摩擦磨損是在國產MM-2000型銷盤式試驗機上進行。磨損量以試樣磨損前后的質量差來衡量，稱量采用MAllO電子分析天平，精度為0.00019g。摩擦磨損類型為油潤滑摩擦磨損，所用潤滑油為30#機油。各試樣開始試驗前，先進行30min的預跑合，跑合完畢后測定原始重量，然后加載至預定的載重進行磨損試驗。摩擦磨損試驗結束后，將試樣用丙酮超聲清洗30min，再測定試樣的重量，并計算出試樣的磨損量(磨損失重)。每次測試前試樣和對磨件都要用丙酮清洗，每次測試后下一次測試前要將對磨件用砂紙磨到1200號，防止下一次測試時對磨件的表面粗糙度發(fā)生變化。實驗中上試樣固定不動，下試樣轉速為400r/min。
[0005]
【附圖說明】
圖1在不同的載荷下，復合變質劑含量對鋅鋁銅鉻硅錳合金磨損量的影響 ? — 300N，■— 500N，▼— 800N, X — 1000N
圖2載荷800N時，未加入復合變質劑鋅鋁銅鉻硅錳合金表面磨損形貌圖3載荷800N時，加入0.3%復合變質劑鋅鋁銅鉻硅錳合金表面磨損形貌圖4載荷800N時，加入0.5%復合變質劑鋅鋁銅鉻硅錳合金表面磨損形貌圖5載荷800N時，加入0.7%復合變質劑鋅鋁銅鉻硅錳合金表面磨損形貌圖6載荷800N時，加入0.9%復合變質劑鋅鋁銅鉻硅錳合金表面磨損形貌圖7載荷800N時，加入1.1%復合變質劑鋅鋁銅鉻硅錳合金表面磨損形貌圖2至圖7所示為載荷800N，磨損時間3h下，加入O — 1.1%復合變質劑合金的磨面形貌照片。鋅鋁銅鉻硅錳合金未加入復合變質劑，在高速重載條件下磨損，磨面的溫升很快，溫度過高會使材料強度急劇下降，從而出現(xiàn)塑性流變，材料塑性流變引起裂紋形核、擴展，出現(xiàn)因粘著而剝落的凹坑，并最后導致材料剝落，耐磨性下降，如圖2所示。加入復合變質劑0.3%-0.5%時，合金表面除了因擠壓而產生的塑性變形外，因粘著而剝落的凹坑明顯減少，表明材料剝落減少，耐磨性有所增加，如圖3和圖4所示。加入復合變質劑0.7% - 0.9%時，磨面出現(xiàn)許多較細的磨痕，因粘著而剝落的凹坑基本沒有了，耐磨性明顯增加，如圖5和圖6所示。加入復合變質劑大于0.9%后，磨面又出現(xiàn)因粘著而剝落的凹坑，耐磨性又有所下降，和圖7所示。從而可以看出加入復合變質劑0.7% - 0.9%時，鋅鋁銅鉻硅錳合金耐磨性最好。
【具體實施方式】
[0006]實施例1
以工業(yè)鋁錠AOO號、鋅錠O號、鋁銅中間合金、鋁鉻中間合金、鋁硅中間合金、鋁錳中間合金、復合變質劑(Te9-15%、Sb 9-15%, Ba6_10%、Ti6_10%、W6_10%、Y4_7%、Gd4_7%、Tb2_5%、Nb 1-3%, Zrl-3%、余為鋁。)、純鎂為原料。成分按重量百分比計算，按A137_39%、Cu2_2.5%(以含銅50%的鋁銅中間合金形式加入)、Mn0.2-0.3%(以含Mn40%的鋁錳中間合金形式加入)、復合變質劑0.3%、Mg0.014-0.02%、余量是Zn的比例稱重后在感應熔煉爐中熔煉。熔煉工藝為:先加入招徒、鋒徒、招銅中間合金、招絡中間合金、招5圭中間合金、招猛中間合金、復合變質劑，待材料全部熔化后，升溫至60(T65(TC時保溫6min-8 min使各元素均勻化，為減少鎂的燒損用鐘罩將鎂壓入金屬液中，用含金屬液0.2%的脫水ZnCl2進行精煉，精煉時用鐘罩將脫水ZnCl2壓入金屬液中，靜置8min-10min后扒渣除氣，待溫度為560°C -580°C時準備澆注。鑄造工藝為:砂型鑄造，底板為金屬型，將熔煉好的鋅鋁銅鉻硅錳合金澆鑄成長250mm、寬40mm、高70mm的毛坯。再在毛坯上取樣，通過線切割加工出摩擦磨損試樣，摩擦磨損試樣為長19.5mm、寬10mm、高8mm。對磨件的尺寸為外徑Φ40 mm,內孔Φ 16 mm,厚度10 mm,對磨件的材質為40Cr，硬度50 — 55HRC。摩擦磨損是在國產MM-2000型銷盤式試驗機上進行。磨損量以試樣磨損前后的質量差來衡量，稱量采用MAllO電子分析天平，精度為0.00019g。摩擦磨損類型為油潤滑摩擦磨損，所用潤滑油為30#機油。各試樣開始試驗前，先進行30min的預跑合，跑合完畢后測定原始重量，然后加載至預定的載重進行磨損試驗。摩擦磨損試驗結束后，將試樣用丙酮超聲清洗30min，再測定試樣的重量，并計算出試樣的磨損量(磨損失重)。每次測試前試樣和對磨件都要用丙酮清洗，每次測試后下一次測試前要將對磨件用砂紙磨到1200號，防止下一次測試時對磨件的表面粗糙度發(fā)生變化。實驗中上試樣固定不動,下試樣轉速為400r/min。由圖1可以看出，復合變質劑加入量為0.3%時，在300N、500N、800N、1000N不同的載荷下，鋅鋁銅鉻硅錳合金的磨損量分別為14mg、28mg、50mg、81mgo
[0007]實施例2
以工業(yè)鋁錠AOO號、鋅錠O號、鋁銅中間合金、鋁鉻中間合金、鋁硅中間合金、鋁錳中間合金、復合變質劑(Te9-15%、Sb 9-15%, Ba6_10%、Ti6_10%、W6_10%、Y4_7%、Gd4_7%、Tb2_5%、Nb 1-3%, Zrl-3%、余為鋁。)、純鎂為原料。成分按重量百分比計算，按A137_39%、Cu2_2.5%(以含銅50%的鋁銅中間合金形式加入)、Mn0.2-0.3%(以含Mn40%的鋁錳中間合金形式加入)、復合變質劑0.7%、Mg0.014-0.02%、余量是Zn的比例稱重后在感應熔煉爐中熔煉。熔煉工藝為:先加入招徒、鋒徒、招銅中間合金、招絡中間合金、招5圭中間合金、招猛中間合金、復合變質劑，待材料全部熔化后，升溫至60(T65(TC時保溫6min-8 min使各元素均勻化，為減少鎂的燒損用鐘罩將鎂壓入金屬液中，用含金屬液0.2%的脫水ZnCl2進行精煉，精煉時用鐘罩將脫水ZnCl2壓入金屬液中，靜置8min-10min后扒渣除氣，待溫度為560°C -580°C時準備澆注。鑄造工藝為:砂型鑄造，底板為金屬型，將熔煉好的鋅鋁銅鉻硅錳合金澆鑄成長250mm、寬40mm、高70mm的毛坯。再在毛坯上取樣，通過線切割加工出摩擦磨損試樣，摩擦磨損試樣為長19.5mm、寬10mm、高8mm。對磨件的尺寸為外徑Φ40