[发明专利]具有复杂微观结构的耐磨合金

说明书

提供一种具有复杂微观结构的耐磨合金，其可以包括约28～38wt％范围的锌(Zn)、约1～3wt％范围的锡(Sn)、约0.4～1.4wt％范围的铁(Fe)和余量的铝(Al)。

技术领域

本发明涉及一种用于可能需要耐磨性和自润滑性的车辆部件中的铝合金以及制造该铝合金的方法。特别地，提供一种具有复杂微观结构的铝合金，其可以包括耐磨硬颗粒和自润滑软颗粒。

背景技术

用于车辆部件的耐磨铝合金可以包括过共晶Al-Fe合金，其含有约13.5wt％至约18wt％、或特别地约12wt％或更高的硅(Si)以及约2wt％至约4wt％的铜(Cu)。过共晶Al-Fe合金可以具有包括大小为约30μm至约50μm的初生Si颗粒的微观结构，并且相比于纯Al-Fe合金可以具有增强的耐磨性。因此，该过共晶Al-Fe合金可以最广泛地用于需要耐磨性的车辆部件中，例如换挡叉、后盖、防波板(swash plate)等。

典型的商用合金的例子包括R14合金(Ryobi，Japan)、与R14类似的K14、以及用于整块或者铝衬里的A390合金。

然而，具有高Si含量的这种过共晶合金可能具有降低的可铸性，并且控制Si颗粒的尺寸和分布可能较困难。另外，该合金可能具有较低的耐冲击性，并且被特别地开发，因而与常规铝合金相比可能花费更多。

另外，用于车辆部件的自润滑铝合金的例子可以包括Al-Sn合金。该Al-Sn合金可以包含约8wt％至约15wt％的锡(Sn)，因而可以在微观结构中生成自润滑Sn软颗粒，从而降低摩擦。因此，该合金已被用作高摩擦接触界面中金属轴承的基材。虽然强度可以通过添加Si而增强，但是该合金可能具有约150MPa或更低的低强度，可能不能用于结构部件。

以上提供为本发明的相关技术的描述仅用于帮助理解本发明的背景，而不应该被理解为包括在本领域技术人员已知的相关技术中。

发明内容

因此，本发明可以提供用于解决上述问题的技术方案。具体地，本发明提供一种具有复杂微观结构的新型合金，其可以同时包括硬颗粒和软颗粒。因此，该新型合金可以是同时具有来自于过共晶Al-Fe合金的耐磨性和来自于Al-Sn合金的自润滑性的自润滑高强度耐磨合金。

在本发明的一个示例性实施方式中，具有复杂微观结构的耐磨合金可以包括：约28～38wt％范围的锌(Zn)、约1～3wt％范围的锡(Sn)、约0.4～1.4wt％范围的铁(Fe)和余量的铝(Al)。该耐磨合金还可以包括约1～3wt％范围的铜(Cu)。该耐磨合金还可以包括约0.3～0.8wt％范围的镁(Mg)。另外，该耐磨合金可以包括约1～3wt％范围的铜(Cu)和约0.3～0.8wt％范围的镁(Mg)。

在本发明的另一个示例性实施方式中，具有复杂微观结构的耐磨合金可以包括：约28～38wt％范围的锌(Zn)、约1～3wt％范围的铋(Bi)、约0.4～1.4wt％范围的铁(Fe)和余量的铝(Al)。

附图说明

根据以下详细说明并结合附图，将更加清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征和优点，其中：

图1示出示例性图，其显示摩擦系数与Sn或Zn的量之间的相关性，其中Sn或Zn可以在根据本发明的示例性实施方式的具有复杂微观结构的耐磨合金的实施例和比较例中形成软颗粒。

具体实施方式

应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和其它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。