专利名称：高强韧耐磨铸造合金的制作方法
技术领域：
本发明属于一种耐磨的合金材料，具体地说是一种用于制造轴瓦、轴套、蜗轮、丝母、滑块等耐磨零件的合金材料。
以前机器上使用的轴瓦、轴套、蜗轮等耐磨件，主要是用锡青铜制作的。这种合金材料是以铜为基础，并添加昂贵稀缺的金属锡制成。在世界范围内，铜和锡的资源紧缺，因此许多材料科研工作者都致力于锡青铜替代材料的研究。本世纪七十年代中期，由加拿大Noranda矿山研究中心研制出ZA-27锌基合金，它的主要成份为AL25-28％，Cu2-3％，Mg0.02-0.03％、其余为Zn。这一合金的优点被世界各国广泛重视，并且在替代青铜制作耐磨材料方面取得了一定的成效。由于这类合金材料的主要成分是锌基中加入AL、Cu及少量的Mg制成，它的缺点是热膨胀系数高、韧性较低、抗冲击能力差，其耐磨性能也不太理想，特别是在重载和润滑不良的恶劣工况条件下，还时常发生粘轴现象，因此它的应用范围受到了一定的限制。
本发明的目的是提供一种具有高强韧性、优良的耐磨性能的铸造合金材料，以适用于制造轴瓦、轴套、蜗轮、丝母、滑块等耐磨零件。
本发明的任务是这样实现的。它是以锌、铝为主要成分，再加入少量的铜、稀土元素、硅以及镍、钛、硼这三种元素中的一种或其中两种或三种。本合金的化学成分为AL25-50％，Cu1-5％，RE0.05-1.5％，Si0.05-2.0％，Ni0.05-1.0％，B0.002-0.02％，Ti0.01-0.5％；其余为Zn。以上各化学元素的含量以重量百分比计。
在本合金中，提高铝的成分含量，其主要作用是提高合金的强度和硬度。随着铝量的增加，合金的金相组织得到细化，其共晶体形态呈片状，弥散地分布于相晶界，组织细化和均匀分布，能提高合金的机械性能。
本合金中加入铜，可形成金属间化合物质点，使合金得到强化和硬化，铜也能显著提高合金的耐腐蚀性。
硅的加入可增加合金的硬质点，并且这些硬质点均匀分布于基体中，这种软基体上均匀分布着硬质点的组织是合金中理想的耐磨组织，可使合金的耐磨性进一步提高。硬质点硅相的存在还可以防止合金与偶合件的粘着。
稀土、镍、硼、钛的加入，可以细化合金的枝晶组织，提高合金的延伸率，并且可形成硬质点弥散分布于基体中，提高合金的耐磨性。本合金中加入的稀土可以是稀土合金，也可以是纯稀土，最好是使用铈、镧混合纯稀土。另外镍的加入还可以改善合金的耐蚀性能。
稀土、镍、硼、钛这些元素最好以对合金变质处理的方式加入，这种加入方式其一可以优化合金组织，使合金元素形成的硬质点弥散地分布在本合金的软基体上，使本合金的耐磨性及韧性均有显著的提高；其二，这些微量元素的加入，在凝固时，首先析出高熔点金属间化合物，对高铝相的上浮，有抑制作用，可以减轻底缩缺陷，也可以降低成分的偏析。
本合金材料的机械性能如下抗拉强度σb400-460Mpa；延伸率δ3-15％；布氏硬度HB110-130；冲击韧性αK＞40J/cm2；在相同摩擦磨损条件下，本合金的摩擦系数明显低于锡青铜和ZA-27合金，其滑动摩擦磨损量仅是锡青铜的30-40％。从以上机械性能可以看出，本合金的综合机械性能明显优于锡青铜和2A-27合金。与ZQSn6-6-3相比，其成本可降低50-70％，重量可减轻约50％，且能节约大量的贵重金属。本合金生产易于控制，能耗低，废品少。利用本合金代替锡青铜和ZA-27合金生产耐磨零件具有显著的经济效益和社会效益。
权利要求
1.高强韧耐磨铸造合金，其特征在于它基本由锌、铝、铜、稀土、硅及镍、硼、钛这三种元素或这三种元素中的一种或两种组成，其化学成分为AL25-50％，Cu1—5％，RE0.05-1.5％，Si0.05-2.0％，Ni0.05-1.0％，B0.002-0.02％，Ti0.01-0.5％；其余为Zn，以重量百分比计。
全文摘要
本发明涉及一种用于制造轴瓦、轴套、蜗轮、滑块等耐磨零件的铸造合金材料。它由锌、铝、铜、稀土、硅及镍、硼、钛这三种元素或它们中的一种或两种组成。其化学成分为AL25-50％，Cu1-5％，RE0.05-1.5％，Si0.05-2.0％，Ni0.05-1.0％；B0.002-0.02％，Ti0.01-0.5％；其余为Zn。由于本合金用稀土、硅、镍、钛、硼进行变质处理，形成的硬质点弥散的分布于基体中，使本合金的综合机械性能有了很大提高，尤其是耐磨性能有了大幅提高。
文档编号C22C21/10GK1130213SQ95110358
公开日1996年9月4日 申请日期1995年2月28日 优先权日1995年2月28日
发明者苏新同, 徐承群 申请人:苏新同