[发明专利]一种高强耐磨变形铝青铜合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强耐磨变形铝青铜合金，属于新材料技术领域。

背景技术

矿山、冶金等行业的作业环境具有温度高、粉尘大、润滑条件差、负荷大、冲击大、磨损严重等特点，因而要求应用于这些领域的耐磨件可在干摩擦或润滑不良及高负荷条件下正常运作。目前在这类恶劣环境下使用的耐磨件所用材料一般为以ZQAll9-4为代表的铝青铜和以ZQSn10-1为代表的锡青铜。两者在干摩擦或润滑不良的条件下的耐磨性能大大降低，且由于强度和硬度偏低，其在高负荷条件下容易发生断裂或快速磨损而降低耐磨件的使用寿命。因此，要提高耐磨零件在这种恶劣环境下的服役寿命，需同时保证材料有优异的耐磨性能和较高的强度及硬度。大部分轴承、轴套、轧机滑块、螺母等耐磨件一般是通过塑性加工而成形。采用塑性成形方法既可提高生产效率，降低成本，也可提高构件的使用性能。因此，应用于上述恶劣环境下的耐磨材料还需要有较好的塑性成形性能。

铝青铜作为一类常用的高强耐磨材料，广泛应用于轴承、轴套、齿轮、圆盘、导向摇臂衬套、接管嘴等耐磨零件的制造。近年来，为了满足各行各业对耐磨零件的不同需求，相继开发了多种新型耐磨铝青铜。专利CN1400326A公开了一种应用于同步环领域、具有高耐磨性和高摩擦系数的铝青铜；专利CN1936049A公开了一种应用在电梯上的高强耐磨铝青铜铸件，专利CN1629350A公开了一种用作模具材料的高强耐磨铝青铜；专利CN1061441A公开了一种用于冶金等恶劣环境的耐磨铝青铜。

上述专利成果中除专利CN1400326A外，其余专利均在铸态或者铸件经热处理后的条件下使用。专利CN1400326A未公开合金的力学性能，其虽然能实现热变形，但由于添加的合金元素的总量较大，其室温韧性可能较低。根据Cu-Al相图，随着合金中铝含量的增加，合金的基体相由α相向β相转变，其中后者塑性较差。专利CN 1936049A公开的铸件的强度较低，且其铝含量大部分处于塑性较差的β相范围，难以实现大的塑性变形。专利CN1629350A公开的合金中由于铝含量很高，又添加了较多的合金元素，合金的塑性成形性能较差。专利CN1061441A公开的合金中铝的含量虽然整体较低，但是其中添加的合金元素的总含量很高，也限制了合金的塑性成形。目前国内对于高强耐磨变形铝青铜的研究较少，仅有高雷雷等人研究过采用等通道挤压的方法提高铝青铜的耐磨性能。

综上，开发一种高强耐磨变形铝青铜，应用于低速重载的矿山、冶金等行业的轴套、轴承、螺母、轧机滑块等耐磨件的制造，对降低生产成本、提高产品质量及节省能源等，均有重大的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有优良的综合力学性能和耐磨性能，易实现塑性成形，应用在低速和重载条件下的矿山、冶金等行业耐磨件的高强耐磨变形铝青铜合金。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

一种高强耐磨变形铝青铜合金，包括下述组分按重量百分比组成：

铝5～9.5％；

铁2-6％；

锰1～6％；

镍1.2～4％；

硅1～2.5％；

磷0.1～1.2％；

富铈稀土0.05～0.5％；其余为铜和不可避免的杂质；杂质含量≤0.05％。

作为优选，各组分的重量百分数为：

铝6～9％；

铁2-5％；

锰2～4％；

镍2～4％；

硅1～2％；

磷0.1～0.8％；

富铈稀土0.1～0.4％；其余为铜和不可避免的杂质；杂质含量≤0.05％。

本发明一种高强耐磨变形铝青铜合金中，所述的富铈稀土中铈的含量不小于75％。

本发明一种高强耐磨变形铝青铜合金，可通过常规热处理全面提高所述合金的性能。

本发明一种高强耐磨变形铝青铜采用了多元合金化的原则，通过调整Cu-Al合金中Al的含量，并综合添加适量Fe、Mn、Ni、Si、P、稀土等元素，最终提高合金的综合力学性能和耐磨性能，同时保证其还具有良好的塑性成形性能。

Al是决定铝青铜合金强度的主要元素之一，但是对塑性的影响也较大，因为随着合金中铝含量的增加，合金的基体相由α相向β相转变，其中后者塑性较差。将铝含量控制在较低的水平，有利于提高合金的塑性和塑性成形性能。