CN101967586A - 自润滑防辐射Al-Bi合金的制备方法 - Google Patents

自润滑防辐射Al-Bi合金的制备方法 Download PDF

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Abstract

自润滑防辐射Al-Bi合金的制备方法，它涉及自润滑防辐射Al-Bi合金的制备方法。本发明要解决现有铝铋合金成分偏析、烧结温度高，成本高，工艺复杂等问题。本发明自润滑防辐射Al-Bi合金的制备方法的步骤如下：一、将铋的粉末球磨到一定的尺寸；二、将铝粉加入到铋所在的粉末中进行球磨；三、将粉末中的无水乙醇蒸发掉；四、通过热压烧结制备材料。

Description

自润滑防辐射Al-Bi合金的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种Al-Bi合金的制备方法。
技术背景
难混溶合金是一类具有良好物理和力学性能的材料，在机械、汽车、航空以及电子等领域具有广阔的应用前景。但是该类合金中两相密度差通常较大，往往造成严重的重力偏析，限制了该类合金的开发和应用。对于Al-Bi合金而言，当铋的含量在百分之几时，可作为自润滑的轴瓦汽车的轴瓦材料、是各国重点发展的新型汽车轴瓦材料。当铋的含量较高时，由于铋原子铋吸收X射线的能力与铅接近，对热中子也有一定的宏观吸收能力，是传统的防护材料铅皮的换代产品。
现有难混溶合金的制备方法主要有铸造法、定向凝固法、快速凝固法等，但是由于高密度成分下沉使得两种成分不能充分混匀，无法根本解决重力偏析问题，并且存在烧结温度高，成本高，工艺复杂等缺点，限制了该类合金的开发和应用。
发明内容
本发明是为了解决了现有难混溶合金成分偏析、烧结温度高，成本高，工艺复杂等问题，而提供的一种球磨法制备自润滑防辐射Al-Bi合金的方法。
本发明自润滑防辐射Al-Bi合金的制备方法按照以下步骤进行：一、称取铋粉放入到含有无水乙醇的球磨罐中，按照球料比为10∶1-30∶1加入氧化铝陶瓷球，球磨时间为30分钟-30小时，球磨温度为室温，球磨机转速200～350转/分钟，把铋粉尺寸磨至50nm-1um。二、按质量比Al∶Bi＝100∶1-1∶1称取铝粉放入步骤一中含有铋的的球磨罐中，按照球料比为10∶1-40∶1，球磨时间为1小时-30小时，球磨温度为室温，球磨机转速200～350转/分钟。三、将球磨好的粉末中的无水乙醇蒸发掉，倒入石墨的模具中。四、通过热压烧结制备合金，烧结温度240℃-700℃，时间30分钟-1小时，真空条件下或氩气保护防止氧化，压力200MPa-500Mpa，即得到Al-Bi合金。
本发明采用球磨法制备Al-Bi合金可以使Bi弥散分布，避免了密度大的成分在混匀后出现下沉现象，有效解决了难混溶合金成分偏析的问题。通过添加低熔点金属大幅度降低了烧结温度、成本降低50％～70％，周期缩短60％以上，且具有工艺简单快捷，易实现产业化等特点。经试验证明，通过该工艺制备的材料，铋含量为5％时，比标准的轴瓦合金的耐摩擦性能提高2.3倍，磨损减少至原磨损量的25％；铋含量为40％的材料厚度为3mm时，铅当量达0.26mmpb。
附图说明
图1是Al-Bi合金扫描电镜照片
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的自润滑防辐射Al-Bi合金的制备方法按以下步骤进行：一、称取铋粉放入到含有无水乙醇的球磨罐中，按照球料比为10∶1-30∶1加入氧化铝陶瓷球，球磨时间为30分钟-30小时，球磨温度为室温，球磨机转速200～350转/分钟，把铋粉尺寸磨至50nm-1um。二、按质量比Al∶Bi＝100∶1-1∶1称取铝粉放入步骤一中含有铋的的球磨罐中，按照球料比为10∶1-40∶1，球磨时间为1小时-30小时，球磨温度为室温，球磨机转速200～350转/分钟。三、将球磨好的粉末中的无水乙醇蒸发掉，倒入石墨的模具中。四、通过热压烧结制备合金，烧结温度240℃-600℃，时间30分钟-1小时，真空条件下或氩气保护防止氧化，压力200MPa-500Mpa，即得到Al-Bi合金。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中球料比为10∶1-30∶1，球磨时间为5小时-25小时，铋粉尺寸磨至100nm-800nm，其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中球料比为20∶1，球磨时间为15小时，铋粉尺寸磨至500nm，其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三不同的是：步骤二中Al∶Bi＝80∶1-10∶1，球料比为20∶1-30∶1，球磨时间为10小时-20小时，其它与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至三不同的是：步骤二中Al∶Bi＝50∶1，球料比为25∶1，球磨时间为15小时，其它与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五不同的是：步骤四中烧结温度在300℃-600℃，时间40分钟-55分钟，压力100MPa-400Mpa，其它与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至五不同的是：步骤四中烧结温度在550℃，时间45分钟，压力300Mpa，其它与具体实施方式一至五相同。

Claims (7)

1.自润滑防辐射Al-Bi合金的制备方法，其特征是所述的制备方法是按以下步骤进行的：一、称取铋粉放入到含有无水乙醇的球磨罐中，按照球料比为10∶1-30∶1加入氧化铝陶瓷球，球磨时间为30分钟-30小时，球磨温度为室温，球磨机转速200～350转/分钟，把铋粉尺寸磨至50nm-1um；二、按质量比Al∶Bi＝100∶1-1∶1称取铝粉放入步骤一中含有铋的球磨罐中，按照球料比为10∶1-40∶1，球磨时间为1小时-30小时，球磨温度为室温，球磨机转速200～350转/分钟；三、将球磨好的粉末中的无水乙醇蒸发掉，倒入石墨的模具中；四、通过热压烧结制备合金，烧结温度300℃-600℃，时间30分钟-1小时，真空条件下或氩气保护防止氧化，压力200MPa-500Mpa，即得到Al-Bi合金。
2.根据权利要求1所述的自润滑防辐射Al-Bi合金的制备方法，其特征在于步骤一中球料比为10∶1-30∶1，球磨时间为5小时-25小时，铋粉尺寸磨至100nm-800nm。
3.根据权利要求1所述的自润滑防辐射Al-Bi合金的制备方法，其特征在于步骤一中球料比为20∶1，球磨时间为15小时，铋粉尺寸磨至500nm。
4.根据权利要求1、2或3所述的自润滑防辐射Al-Bi合金的制备方法，其特征在于步骤二中Al∶Bi＝80∶1-10∶1，球料比为20∶1-30∶1，球磨时间为10小时-20小时。
5.根据权利要求1、2或3所述的自润滑防辐射Al-Bi合金的制备方法，其特征在于步骤二中Al∶Bi＝50∶1，球料比为25∶1，球磨时间为15小时。
6.根据权利要求1、2或3所述的自润滑防辐射Al-Bi合金的制备方法，其特征在于步骤四中烧结温度在300℃-650℃，时间40分钟-55分钟，压力100MPa-400Mpa。
7.根据权利要求1、2或3所述的自润滑防辐射Al-Bi合金的制备方法，其特征在于步骤四中烧结温度在550℃，时间45分钟，压力300Mpa。
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