[發明專利]一種耐磨Er/Zr復合微合金化鋁錫軸瓦合金

有效

• 申請號: 201610979853.3
• 申請日: 2016-11-08
• 公開（公告）號: CN106636766B
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 王為;梁九艷;吳曉藍;聶祚仁;高坤元;黃暉;文勝平
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C1/03
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種耐磨Er/Zr復合微合金化鋁錫軸瓦合金，屬于金屬合金材料技術領域。Er/Zr復合微合金化的鋁錫軸瓦合金，其各組分重量百分含量為：Sn占9～12％，Si占3～4％，Cu占0.5～2％，Er占0.3～0.5％，Zr占0.1～0.3％，余量為Al和不可避免的雜質。本發明，在鋁錫軸瓦合金材料中加入了微量的Er、Zr元素，利用Er/Zr復合微合金化使鋁錫軸瓦合金的拉伸強度相對于沒有加入Er、Zr元素的鋁錫軸瓦合金材料提升了5.7％～11.8％，屈服強度提升了12.1％～22.5％，在摩擦載荷是70N時，摩擦學性能提升了19.4％～35.8％。

技術領域

本發明屬于金屬合金材料技術領域，尤其涉及一種耐磨Er/Zr復合微合金化鋁錫軸瓦合金。

背景技術

目前被廣泛應用的金屬類軸瓦合金有三大類：巴氏合金、銅基合金、鋁基合金。鋁基合金具有良好的耐腐蝕性、耐磨減摩性、抗粘咬性、順應性和嵌入性等綜合性能，同時又具有密度小、承載能力大、疲勞強度高、導熱性好等優越性，且價格低廉、資源豐富，因而應用愈來愈多，以代替傳統的錫青銅和巴氏合金。目前，常見的鋁基軸瓦合金包括Al-Sn、Al-Zn和Al-Pb基等。Al-Zn基合金的硬度高，順應性和嵌入性差，應用范圍較小；隨著現代工業無鉛化的推廣，Al-Pb基合金逐漸被淘汰。

Al-Sn基合金中的Sn含量是影響合金摩擦學性能、力學性能的重要因素。Al-Sn基合金是指Sn含量5～50％的鋁合金。通常Sn含量為15～40％的稱為高錫鋁合金，Sn含量為11～14％的稱為中錫鋁合金，Sn含量為5～10％的稱為低錫鋁合金。近年來隨著汽車工業的飛速發展，要求發動機輕量化、大功率輸出和小型化，對軸瓦材料提出了更高的耐磨耐高溫、承載和環保要求，使得Al-Sn軸瓦材料得到發展。現有的鋁合金軸瓦材料由于強度較低，往往滿足不了這種要求，需要不斷改善鋁錫軸瓦合金的綜合性能。

為了進一步提升鋁錫合金軸瓦材料的綜合性能，許多研究人員都在嘗試在鋁錫合金中加入不同種類的元素。通常加入的元素主要有Cu、Si等，加入一定含量的這些元素，再經過一定的工序可以改善鋁錫合金軸瓦材料的微觀組織，可以改善合金的摩擦性能及其他性能。Si元素可以形成第二相顆粒，有益于提高鋁合金的嵌入性、耐磨性能、抗疲勞強度和抗膠合性，降低合金的線膨脹系數，隨著Si含量的增加，合金的軋制性能變差。Cu作為強化相加入，固溶到鋁中或與鋁生成化合物，可提高合金的力學性能及抗疲勞強度，但Cu含量過高，合金的耐腐蝕性和塑性下降。一定量的Cu、Si等合金元素，都能明顯地提高鋁錫合金的力學、物理性能，改善鋁合金的耐腐蝕性和摩擦相容性。

大量研究表明，某些元素少量的存在會顯著影響鋁合金的微觀組織和綜合性能，因此，微合金化是挖掘合金潛力、改善合金性能并進一步開發新型鋁合金的重要途徑。微合金化元素種類繁多，其所能起的作用和機理也不盡相同，控制微量元素的種類和數量、充分發揮微量元素的作用是發展鋁合金不懈努力的目標，也是當前鋁合金研究的主要方向之一。微合金化是提高鋁合金性能的主要手段。前期研究表明，Er、Zr是常見的微合金化元素，Er在鋁合金中可形成納米級Al₃Er強化相，通過與Zr復合作用形成Al₃(Zr_xEr_1-x)復合相，可以改善鋁合金組織，提高鋁合金的塑性或強度、抑制鋁合金的再結晶，改善其綜合性能。

發明內容

本發明目的主要是在傳統鋁錫軸瓦材料中加入微量的Er、Zr元素，通過Er/Zr復合微合金化改善軸瓦合金的摩擦磨損性能，提高軸瓦合金的強度和耐磨減磨性，并通過熱處理工藝，改善軸瓦合金的加工性能，從而避免冷軋過程中軸瓦合金出現軋裂現象。

一種耐磨Er/Zr復合微合金化鋁錫軸瓦合金，其特征在于，其各組分重量百分比為：Sn占9～12％，Si占3～4％，Cu占0.5～2％，Er占0.3～0.5％，Zr占0.1～0.3％，余量為Al和不可避免的雜質.

其制備過程及熱處理工藝如下：