[發明專利]一種鋼-耐磨銅合金層狀軸瓦材料、其制備裝置及制備方法

有效

• 申請號: 201710370843.4
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107214341B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 李廷舉;王同敏;接金川;張宇博;曹志強;盧一平;康慧君;陳宗寧
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B22F7/08
• 分類號: B22F7/08;B22F3/105;B22F3/24
• 代理公司: 大連星海專利事務所有限公司 21208
• 代理人: 裴毓英

本發明提供一種鋼?耐磨銅合金層狀軸瓦材料、其制備裝置及制備方法，所述鋼?耐磨銅合金層狀軸瓦材料的制備方法包括以下步驟：制備耐磨銅合金粉末；對鋼基底材料進行清洗，去除油污及氧化物；將一定厚度耐磨銅合金粉末覆蓋在經高頻感應加熱的鋼基底上；在保護氣氛下采用激光加熱熔化耐磨銅合金粉及一定厚度的鋼基底，同時在耐磨銅合金粉與鋼基底的熔池上方施加脈沖電磁場，耐磨銅合金粉和鋼基底二者發生熔合，實現冶金結合；采用在線高頻加熱正火方式消除內應力，制備得到鋼?耐磨銅合金層狀軸瓦材料。本發明能精確控制鋼?耐磨銅合金層狀軸瓦材料中Pb元素含量，減少Pb元素偏析。

技術領域

本發明涉及合金材料制備技術，尤其涉及一種鋼-耐磨銅合金層狀軸瓦材料、其制備裝置及制備方法。

背景技術

隨著汽車等各種機動車輛發動機向高速、重載、高功率等快速發展，其對軸瓦材料要求越來越苛刻，技術要求越來越高。

目前，廣泛應用的軸瓦材料為銅鉛錫合金/鋼軸瓦材料，其主要制備方法有靜止澆注法、離心澆注法、顆粒感應離心澆注法、粉末冶金燒結軋制復合等方法。但是其均存在自身弱點，例如靜止澆注法存在著鑄造缺陷及Pb元素偏析等問題，離心澆注法和顆粒感應離心澆注法Pb元素偏析嚴重，質量穩定性較差，采用粉末冶金燒結軋制復合法得到軸瓦材料組織致密度低，界面結合較差。因此，探求一種新型制備鋼/耐磨銅合金層狀軸瓦材料的裝置與方法具有重要的應用價值和工程意義。

發明內容

本發明的目的在于，針對現有軸瓦材料制備方法存在鑄造缺陷及Pb元素偏析的問題，提出一種鋼-耐磨銅合金層狀軸瓦材料的制備方法，該方法能精確控制鋼-耐磨銅合金層狀軸瓦材料中Pb元素含量，減少Pb元素偏析。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種鋼-耐磨銅合金層狀軸瓦材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、制備耐磨銅合金粉末；

步驟2、對鋼基底材料進行清洗，去除油污及氧化物，獲得清潔表面；

步驟3、將一定厚度耐磨銅合金粉末覆蓋在經高頻感應加熱的鋼基底上；在保護氣氛下采用激光加熱熔化耐磨銅合金粉及一定厚度的鋼基底，同時在耐磨銅合金粉與鋼基底的熔池上方施加脈沖電磁場，熔池內產生強制對流，促使合金凝固組織均勻細化，耐磨銅合金粉和鋼基底二者發生熔合，實現冶金結合；

步驟4、采用在線高頻加熱正火方式消除內應力，防止開裂與變形，制備得到鋼-耐磨銅合金層狀軸瓦材料。

進一步地，所述鋼為碳素鋼或碳素合金鋼。

進一步地，步驟1制備耐磨銅合金粉末包括以下步驟：先通過電磁攪拌熔煉出成分均勻的耐磨銅合金熔體，然后通入高純氬氣霧化成粉，制備得到耐磨銅合金粉末。

進一步地，步驟3中保護氣氛為氬氣。

進一步地，步驟3中所述高頻感應加熱的頻高頻感應率為10000‐20000Hz，功率為10‐30kW。采用高頻感應加熱鋼基底，能防止制備軸瓦材料過程中發生變形。

進一步地，步驟3中激光的功率為300‐800W/mm²。

進一步地，步驟3中脈沖電磁場的峰值磁感應強度為500mT，脈沖電磁場能產生脈沖電磁壓力梯度，促使涂覆層組織致密均勻，脈沖電磁場的輸入電流如圖1所示，可以看到脈沖電流是半個正弦波，脈寬為2ms，電流的急劇變化可以產生脈沖電磁場。

進一步地，步驟3中一定厚度耐磨銅合金粉末的厚度為1‐3mm，合金粉末粒度為100‐300目，粒度過小送粉連續性差，粒度過大合金成分不均勻。

進一步地，步驟3中一定厚度的鋼基底為0.2‐0.5mm。