[发明专利]一种高强度高耐磨可焊接的铝基合金

说明书

    技术领域

    本发明涉及一种高强度高耐磨可焊接的铝基合金。

背景技术

铜合金具有耐磨性好的特点，一直被广泛应用，但由于其室温强度较低，硬度不高，摩擦系数较高，其应用范围受到很大限制。

锌铝合金具有相对密度低，摩擦系数低，减震和无磁性能好以及无火花易切削等优点，这种合金还具有优良的力学性能和铸造性能，成本低，熔炼工艺简单，已经在国内外得到了广泛的应用，日益成为铜合金的优良代用材料。但在实际应用中发现，在一些特殊场所，利用现有锌铝合金加工的零部件达不到期望的力学性能要求，如：压力机螺母，经常会出现其内齿断裂的现象，再比如减速机蜗轮和针织机针筒等，其外齿也有断裂等现象发生。另外，现有的锌铝合金制品可焊接性能较差，制约了其使用范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种高强度高耐磨可焊接的铝基合金，用以克服现有锌铝合金强度低、耐磨性差和焊接性能差的缺陷。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种高强度高耐磨可焊接的铝基合金，其特征在于其合金为铝基合金，含有锌、铜、镁、镍、硅、锰、Ce稀土和其他不可避免的杂质元素。

合金重量百分比组成为：Al43～50%、Cu2～4%、Mg0.02～0.06%、Mn0.1～0.5%、Ni0.1～0.5%、Si0.5～2%、Zn43～50%，Ce稀土0.05～0.5%以及其他杂质总和≤0.2%。

优选的合金重量百分比组成为：Al45～48%、Cu2～3.5%、Mg0.02～0.04%、Mn0.1～0.5%、Ni0.1～0.5%、Si0.5～2%、Zn45～50%，Re0.05～0.5%其他杂质总和≤0.2%。

采用钢模铸造，经200～350℃均匀化处理1～5小时，空冷后达到最终强度。

合金中添加Ni、Mn 和Ce稀土可以复合细化金属晶粒，提高合金的综合力学性能。Mn可以提高合金的高温性能，促进人工时效。Ni可以细化合金晶粒，提高力学性能。Ce稀土和Si可以球化晶粒，提高合金耐磨性能。Cu 有助于合金的总体加工性能，提高合金热加工时的塑性，增强热处理强化效果，降低合金的各向异性，提高焊接性能。Mg有助于微细弥散相的形成和阻止热加工及热处理过程中再结晶的发生。Zn的加入可提高材料的耐磨性能和自润滑效果。

本发明的高强度高耐磨可焊接的铝基合金具有良好的易切削性，优异的机械性能以及优异的耐磨性性和可焊接性，可广泛应用于制造蜗轮、轴套、轴瓦、螺母、滑块以及换热器进出接口（焊接）。可替代现有的铜合金和锌基合金。

本发明的合金生产的产品具有优异的机械性能以及优异的耐磨性和可焊接性；可以与硬铝、6063、1050等铝合金材料进行焊接。生产成本低，与现有锌铝合金相当，在国内外市场都具有竞争优势，可替代黄铜、锡青铜和锌基合金。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明。

采用合金分段加入化法和熔剂保护法在工业电阻炉中进行熔炼，采用钢模铸造，经200～350℃均匀化处理1～5小时，空冷后达到最终强度。

按具体的合金成分进行铸造，热处理，具体的工艺流程如下：铝锭锌锭铜锰镍硅融化→除气→压入镁块→Ce稀土变质→除气→打渣→铸件→热处理。

具体流程为：电阻炉内加热铝锭锌锭铜锰镍硅，等合金熔化后除气，压入镁块，然后稀土变质，二次除气打渣后浇铸铸件，最后进行热处理。

本发明制备的高强度高耐磨可焊接铝基稀土合金具体的合金成分见表1。

表1 发明试样化学成分(％ )表

      本发明制备的高强度高耐磨可焊接铝基稀土合金具体的力学性能见表2。

表2 力学性能表

对本发明试样进行耐磨试验，MR-H5型高速环块磨损试验机测试，可以发现本发明试样的耐磨性能高于黄铜、锡青铜和锌基合金。

本发明试样1（表3中对应铝基合金1）、试样2（表3中对应铝基合金2）和对比样锌基合金（表3中对应锌基合金）分别与铝板（表3中对应LY12）、铝合金（表3中对应6063和1050）之间的焊接性能对比如表3。

表3 焊接性能对比表

从表2、表3可见，本发明的合金是一种高强度，可焊接，耐磨性能优异的铝基合金。