一種高強(qiáng)減摩鋁合金的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋁合金，特別地涉及一種高強(qiáng)減摩鋁合金。
【背景技術(shù)】
[0002] 在液壓件行業(yè)，齒輪泵是量大面廣的產(chǎn)品。齒輪油泵中齒輪的定位和端泄的密封 通常是采用鋁合金軸承套、銅合金或者鋼一錫青銅燒結(jié)復(fù)合雙金屬側(cè)板來保證，對(duì)于齒輪 轉(zhuǎn)速超過2000轉(zhuǎn)/分、壓力超過20MPa的高壓齒輪油泵，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是： 采用銅合金或者鋼一錫青銅燒結(jié)復(fù)合雙金屬，不僅重量較大，而且需要消耗許多銅材， 成本高；更重要的是，現(xiàn)在大部分齒輪泵體材料由鋁合金制成，在高壓、高轉(zhuǎn)速工況條件下， 工作溫度較高，由于鐵、銅、鋁的膨脹系數(shù)各不相同，造成配合精度下降，泵的整體效率降 低。而現(xiàn)有的鋁合金，通常采用Si作為強(qiáng)化元素，但強(qiáng)度性能不高，比如軸瓦用SAE788鋁 合金，主要合金元素 Sn: 6?8. 8%、Pb: L 5?2. 5%、Si: 2. 25?2. 75%，其抗拉強(qiáng)度σ b為 138-159MPa，不能滿足高壓齒輪泵的強(qiáng)度和摩擦性能要求，而且由于重金屬鉛的存在，還不 符合環(huán)保的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，采用添加錫、銅、錳、硅、鎂和少量的稀土元素鈧， 通過合金化提高鋁基體的強(qiáng)度和減摩性能，目的是提供一種高強(qiáng)減摩鋁合金，滿足高壓齒 輪泵的需求。
[0004] 本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是： 本發(fā)明的一種高強(qiáng)減摩鋁合金，其化學(xué)成分按重量百分比計(jì)：錫1.0%?7.0%，銅 3. 0% ?7. 0%，錳 0· 20% ?L 60%，硅 0· 40% ?L 60%，鎂 0· 40% ?2. 0%，稀土元素鈧 0· 01% ? 1. 〇%，雜質(zhì)< 0. 70%，鋁為余量。
[0005] 所述的高強(qiáng)減摩鋁合金的微觀組織晶粒度級(jí)別指數(shù)為7-8級(jí)。
[0006] 所述的高強(qiáng)減摩鋁合金的抗拉強(qiáng)度大于320MPa。
[0007] 所述的高強(qiáng)減摩鋁合金的摩擦系數(shù)小于0. 02。
[0008] 所述的高強(qiáng)減摩鋁合金用于鑄造。
[0009] 本發(fā)明采用Cu作為主要強(qiáng)化元素，通過固溶強(qiáng)化的方式增強(qiáng)鋁合金的強(qiáng)度，根據(jù) Al-Cu合金相圖，Cu在Al中溶解度為5%左右，確定成分Cu的含量為3?7% ;使用了常用的 Sn元素，錫可以和銅形成多種金屬化合物，比如有Cu6Sn5、Cu5Sn、Cu31Sn8、Cu3Sn等，這些 化合物的存在，可以進(jìn)一步增加鋁合金的強(qiáng)度，沒有形成化合物的錫元素彌散分布在鋁合 金材料中，能起到減摩的作用；Mg對(duì)鋁的強(qiáng)化是明顯的，每增加1%鎂，抗拉強(qiáng)度提高大約 34MPa;如果加入1%以下的Mn,可以起到補(bǔ)充強(qiáng)化作用；因此加錳后可降低鎂含量，同時(shí) 可降低熱裂傾向，另外錳還可以使Mg5A18化合物均勻沉淀，改善抗蝕性能；同時(shí)，Mn能阻止 鋁合金的再結(jié)晶過程，主要是通過MnA16化合物彌散質(zhì)點(diǎn)對(duì)再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大起阻礙作用， 顯著細(xì)化再結(jié)晶晶粒；MnA16的另一作用是能溶解雜質(zhì)鐵，形成（Fe-Mn) A16,減小鐵的有害 影響；錯(cuò)合金中添加的稀土元素鈧能有效地細(xì)化晶粒，提高材料力學(xué)性能，添加稀土元素鈧 的鋁合金其微觀組織晶粒度級(jí)別指數(shù)為7-8級(jí)(評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 7946. 4-1999鑄造鋁合金 金相鑄造鋁銅合金晶粒度)，常規(guī)未添加稀土元素鈧的鋁合金其晶粒等級(jí)通常為5-6級(jí)，抗 拉強(qiáng)度為150-200Mpa。通過多次試驗(yàn)，當(dāng)Sn (I. O?7. 0) %、Cu (3. O?7. 0) %時(shí)，添加稀 土元素鈧的鋁合金的強(qiáng)度和減摩性能達(dá)到最佳，拉伸強(qiáng)度高，其數(shù)值可達(dá)320?350MPa ;且 具有優(yōu)異的減摩耐磨性能，摩擦系數(shù)小于〇. 02 (使用Crl2材料作為配對(duì)摩擦副);同時(shí)還具 有加工性能優(yōu)良、表面粗糙度小等優(yōu)點(diǎn)。
[0010] 本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在： 1、 采用添加錫、銅、錳、硅、鎂和少量的稀土元素鈧，通過合金化提高了鋁基體的強(qiáng)度 和減摩性能；特別是添加的稀土元素鈧能有效地細(xì)化晶粒，其微觀組織晶粒度級(jí)別指數(shù)為 7-8級(jí)，提高了材料力學(xué)性能，本發(fā)明的鋁合金拉伸強(qiáng)度可達(dá)320?350MPa，摩擦系數(shù)小于 0. 02 ;同時(shí)還具有加工性能優(yōu)良、表面粗糙度小等優(yōu)點(diǎn)； 2、 本發(fā)明的鋁合金配方中不含有重金屬鉛，無鉛化避免了廣泛使用含鉛產(chǎn)品會(huì)給人類 環(huán)境帶來的危害，對(duì)追求綠色、促進(jìn)環(huán)保有著積極的意義。
【附圖說明】
[0011] 圖1為本發(fā)明的高強(qiáng)減摩鋁合金的金相組織。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 實(shí)施例1 本發(fā)明的高強(qiáng)減摩鋁合金，是一種鑄造鋁合金，具體化學(xué)成份見表1。使用的設(shè)備是坩 堝電阻爐。
[0013] 鑄造澆注成型工藝，具體步驟是： 1) 配料：按照配方要求，委托鋁合金材料生產(chǎn)廠商進(jìn)行生產(chǎn)重熔鋁合金錠； 2) 熔煉：將鋁合金錠在坩鍋爐里進(jìn)行加熱熔化，溫度為740±5°C ; 3) 精煉除氣：使用噴粉精煉劑，對(duì)鋁合金溶液進(jìn)行噴粉精煉； 4) 測(cè)氫：將精煉過的鋁液在真空環(huán)境< 0. 02MPa條件下測(cè)氫，測(cè)氫合格后進(jìn)行澆鑄； 5) 澆注成型：將變質(zhì)處理的鋁合金熔液澆注到模具型腔內(nèi)，同時(shí)啟用快冷設(shè)備，一次成 型； 6) 熱處理：對(duì)澆鑄毛坯進(jìn)行固溶時(shí)效處理。
[0014] 本高強(qiáng)減摩鋁合金性能見表2。圖1為本發(fā)明的高強(qiáng)減摩鋁合金的金相組織。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高強(qiáng)減摩鋁合金，其特征在于：化學(xué)成分按重量百分比計(jì)：錫I. 0%?7. 0%，銅 3. 0% ?7. 0%，錳 0· 20% ?L 60%，硅 0· 40% ?L 60%，鎂 0· 40% ?2. 0%，稀土元素鈧 0· 01% ?
1. 〇%，雜質(zhì)< 0. 70%，鋁為余量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)減摩鋁合金，其特征在于：所述高強(qiáng)減摩鋁合金為鑄件， 其微觀組織晶粒度級(jí)別指數(shù)為7-8級(jí)，抗拉強(qiáng)度大于320MPa，摩擦系數(shù)小于0. 02。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)減摩鋁合金，其化學(xué)成分按重量百分比計(jì)：錫1.0%～7.0%，銅3.0%～7.0%，錳0.20%～1.60%，硅0.40%～1.60%，鎂0.40%～2.0%，稀土元素鈧0.01%～1.0%，雜質(zhì)≤0.70%，鋁為余量；發(fā)明的鋁合金成分均勻無偏析、組織細(xì)小，拉伸強(qiáng)度高，其數(shù)值可達(dá)320～350MPa；摩擦系數(shù)小于0.02，具有優(yōu)異的減摩耐磨性能；同時(shí)還具有加工性能優(yōu)良、成低的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】C22C21-16
【公開號(hào)】CN104561706
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510048647
【發(fā)明人】段聰翀, 葉應(yīng)鈞
【申請(qǐng)人】合肥熠輝輕合金科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月30日