CN104561706B - 一种高强减摩铝合金 - Google Patents
一种高强减摩铝合金 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104561706B CN104561706B CN201510048647.6A CN201510048647A CN104561706B CN 104561706 B CN104561706 B CN 104561706B CN 201510048647 A CN201510048647 A CN 201510048647A CN 104561706 B CN104561706 B CN 104561706B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aluminium alloy
- strength
- antifriction
- aluminium
- present
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 42
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 8
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 10
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 3
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 2
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000012208 gear oil Substances 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910018182 Al—Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018082 Cu3Sn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018471 Cu6Sn5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002551 Fe-Mn Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- JRBRVDCKNXZZGH-UHFFFAOYSA-N alumane;copper Chemical compound [AlH3].[Cu] JRBRVDCKNXZZGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- -1 metals compound Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Details Of Reciprocating Pumps (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高强减摩铝合金，其化学成分按重量百分比计：锡1.0%～7.0%，铜3.0%～7.0%，锰0.20%～1.60%，硅0.40%～1.60%，镁0.40%～2.0%，稀土元素钪0.01%～1.0%，杂质≤0.70%，铝为余量；本发明的铝合金成分均匀无偏析、组织细小，拉伸强度高，其数值可达320～350MPa；摩擦系数小于0.02，具有优异的减摩耐磨性能；同时还具有加工性能优良、成本低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝合金，特别地涉及一种高强减摩铝合金。
背景技术
在液压件行业，齿轮泵是量大面广的产品。齿轮油泵中齿轮的定位和端泄的密封通常是采用铝合金轴承套、铜合金或者钢—锡青铜烧结复合双金属侧板来保证，对于齿轮转速超过2000转/分、压力超过20MPa的高压齿轮油泵，现有技术存在的问题是：
采用铜合金或者钢—锡青铜烧结复合双金属，不仅重量较大，而且需要消耗许多铜材，成本高；更重要的是，现在大部分齿轮泵体材料由铝合金制成，在高压、高转速工况条件下，工作温度较高，由于铁、铜、铝的膨胀系数各不相同，造成配合精度下降，泵的整体效率降低。而现有的铝合金，通常采用Si作为强化元素，但强度性能不高，比如轴瓦用SAE788铝合金，主要合金元素Sn:6～8.8%、Pb:1.5～2.5%、Si:2.25～2.75%，其抗拉强度σb为138-159MPa，不能满足高压齿轮泵的强度和摩擦性能要求，而且由于重金属铅的存在，还不符合环保的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，采用添加锡、铜、锰、硅、镁和少量的稀土元素钪，通过合金化提高铝基体的强度和减摩性能，目的是提供一种高强减摩铝合金，满足高压齿轮泵的需求。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
本发明的一种高强减摩铝合金，其化学成分按重量百分比计：锡1.0%～7.0%，铜3.0%～7.0%，锰0.20%～1.60%，硅0.40%～1.60%，镁0.40%～2.0%，稀土元素钪0.01%～1.0%，杂质≤0.70%，铝为余量。
所述的高强减摩铝合金的微观组织晶粒度级别指数为7-8级。
所述的高强减摩铝合金的抗拉强度大于320MPa。
所述的高强减摩铝合金的摩擦系数小于0.02。
所述的高强减摩铝合金用于铸造。
本发明采用Cu作为主要强化元素，通过固溶强化的方式增强铝合金的强度，根据Al-Cu合金相图，Cu在Al中溶解度为5%左右，确定成分Cu的含量为3～7%；使用了常用的Sn元素，锡可以和铜形成多种金属化合物，比如有Cu6Sn5、Cu5Sn、Cu31Sn8、Cu3Sn等，这些化合物的存在，可以进一步增加铝合金的强度，没有形成化合物的锡元素弥散分布在铝合金材料中，能起到减摩的作用； Mg对铝的强化是明显的，每增加1％镁，抗拉强度提高大约34MPa；如果加入1％以下 的Mn，可以起到补充强化作用；因此加锰后可降低镁含量，同时可降低热裂倾向，另外锰还可以使Mg5Al8化合物均匀沉淀，改善抗蚀性能；同时，Mn能阻止铝合金的再结晶过程，主要是通过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用，显著细化再结晶晶粒；MnAl6的另一作用是能溶解杂质铁，形成（Fe-Mn）Al6，减小铁的有害影响；铝合金中添加的稀土元素钪能有效地细化晶粒，提高材料力学性能，添加稀土元素钪的铝合金其微观组织晶粒度级别指数为7-8级（评级标准：JB/T 7946.4-1999 铸造铝合金金相 铸造铝铜合金晶粒度），常规未添加稀土元素钪的铝合金其晶粒等级通常为5-6级，抗拉强度为150-200Mpa。通过多次试验，当Sn（1.0～7.0）%、Cu（3.0～7.0）%时，添加稀土元素钪的铝合金的强度和减摩性能达到最佳，拉伸强度高，其数值可达320～350MPa；且具有优异的减摩耐磨性能，摩擦系数小于0.02（使用Cr12材料作为配对摩擦副）；同时还具有加工性能优良、表面粗糙度小等优点。
本发明的有益效果体现在：
1、采用添加锡、铜、锰、硅、镁和少量的稀土元素钪，通过合金化提高了铝基体的强度和减摩性能；特别是添加的稀土元素钪能有效地细化晶粒，其微观组织晶粒度级别指数为7-8级，提高了材料力学性能，本发明的铝合金拉伸强度可达320～350MPa，摩擦系数小于0.02；同时还具有加工性能优良、表面粗糙度小等优点；
2、本发明的铝合金配方中不含有重金属铅，无铅化避免了广泛使用含铅产品会给人类环境带来的危害，对追求绿色、促进环保有着积极的意义。
附图说明
图1为本发明的高强减摩铝合金的金相组织。
具体实施方式
实施例1
本发明的高强减摩铝合金，是一种铸造铝合金，具体化学成份见表1。使用的设备是坩埚电阻炉。
铸造浇注成型工艺，具体步骤是：
1）配料：按照配方要求，委托铝合金材料生产厂商进行生产重熔铝合金锭；
2）熔炼：将铝合金锭在坩锅炉里进行加热熔化，温度为740±5℃；
3）精炼除气：使用喷粉精炼剂，对铝合金溶液进行喷粉精炼；
4）测氢：将精炼过的铝液在真空环境＜0.02MPa条件下测氢，测氢合格后进行浇铸；
5）浇注成型：将变质处理的铝合金熔液浇注到模具型腔内，同时启用快冷设备，一次成型；
6）热处理：对浇铸毛坯进行固溶时效处理。
本高强减摩铝合金性能见表2。图1为本发明的高强减摩铝合金的金相组织。
注：摩擦磨损在HDM10摩擦试验机进行。
实施例2
本实施例的高强减摩铝合金，具体化学成份见表3，性能见表4。
本实施例的铸造浇注成型工艺、使用的设备与实施例1相同。
实施例3
本实施例的高强减摩铝合金，具体化学成份见表5，性能见表6。
本实施例的铸造浇注成型工艺、使用的设备与实施例1相同。
实施例4
本实施例的高强减摩铝合金，具体化学成份见表7，性能见表8。
本实施例的铸造浇注成型工艺、使用的设备与实施例1相同。
实施例5
本实施例的高强减摩铝合金，具体化学成份见表9，性能见表10。
本实施例的铸造浇注成型工艺、使用的设备与实施例1相同。
Claims (1)
1.一种高强减摩铝合金，其特征在于：化学成分按重量百分比计：锡1.0％～7.0％，铜3.0％～7.0％，锰0.20％～1.60％，硅0.40％～1.60％，镁0.40％～2.0％，稀土元素钪0.01％～1.0％，杂质≤0.70％，铝为余量；
所述高强减摩铝合金为铸件的微观组织晶粒度级别指数为7-8级，抗拉强度大于320MPa，摩擦系数小于0.02。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510048647.6A CN104561706B (zh) | 2015-01-30 | 2015-01-30 | 一种高强减摩铝合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510048647.6A CN104561706B (zh) | 2015-01-30 | 2015-01-30 | 一种高强减摩铝合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104561706A CN104561706A (zh) | 2015-04-29 |
| CN104561706B true CN104561706B (zh) | 2016-08-17 |
Family
ID=53078773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510048647.6A Active CN104561706B (zh) | 2015-01-30 | 2015-01-30 | 一种高强减摩铝合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104561706B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107723537B (zh) * | 2017-09-29 | 2019-11-29 | 合肥熠辉轻合金科技有限公司 | 一种高强减摩铝合金及其制备方法 |
| CN110295306A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-10-01 | 合肥熠辉轻合金科技有限公司 | 一种稀土铸造铝合金及其热处理方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1289856A (zh) * | 2000-09-29 | 2001-04-04 | 江汉大学 | 铝硅铜稀土压铸铝合金 |
| CN1555423A (zh) * | 2001-07-25 | 2004-12-15 | �Ѻ͵繤��ʽ���� | 切削性优异的铝合金和铝合金材及其制造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5846539B2 (ja) * | 1979-12-27 | 1983-10-17 | 昭和軽金属株式会社 | 軸受用アルミニウム合金およびその製造法 |
| JPS6033896A (ja) * | 1983-08-06 | 1985-02-21 | Taira Okamoto | アルミニウム合金 |
-
2015
- 2015-01-30 CN CN201510048647.6A patent/CN104561706B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1289856A (zh) * | 2000-09-29 | 2001-04-04 | 江汉大学 | 铝硅铜稀土压铸铝合金 |
| CN1555423A (zh) * | 2001-07-25 | 2004-12-15 | �Ѻ͵繤��ʽ���� | 切削性优异的铝合金和铝合金材及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104561706A (zh) | 2015-04-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Maleki et al. | Effects of squeeze casting parameters on the microstructure of LM13 alloy | |
| US20130209311A1 (en) | Aluminum alloy, and aluminum alloy casting | |
| CN102717035B (zh) | 一种低硅/镁比、低稀土镁球化剂 | |
| CN114457263B (zh) | 一种高强高韧高导热压铸铝合金及其制造方法 | |
| CN103290264B (zh) | 一种含锶铸造锌合金及其制备方法 | |
| CN103031474A (zh) | 一种镁锂合金 | |
| CN105401032A (zh) | 一种低成本高导热压铸镁合金及其制造方法 | |
| CN102925743A (zh) | 一种无铅耐磨铜合金及其制备方法 | |
| CN107881378B (zh) | 铝合金组合物、铝合金元件、通讯产品及铝合金元件的制备方法 | |
| KR20160011136A (ko) | 내식성이 향상된 마그네슘 합금 및 이를 이용하여 제조한 마그네슘 합금 부재의 제조방법 | |
| JP2017538031A (ja) | 耐食性が改善されたダイカスト用アルミニウム合金、周波数フィルタおよび通信機器部品の製造方法 | |
| Emamy et al. | The effect of Fe-rich intermetallics on the microstructure, hardness and tensile properties of Al–Mg2Si die-cast composite | |
| CN104532135A (zh) | 冷作模具钢及其制备方法 | |
| CN108559889A (zh) | 一种微合金化中强耐蚀铝合金及其制备方法 | |
| Algan Şimşek et al. | The effect of B addition on the microstructural and mechanical properties of FeNiCoCrCu high entropy alloys | |
| CN104561706B (zh) | 一种高强减摩铝合金 | |
| WO2016065498A1 (zh) | 一种高强度的变形锌基合金材料 | |
| CN105401005A (zh) | 一种Al-Si合金材料及其生产方法 | |
| CN108048703A (zh) | 一种高强耐磨压铸铝合金及其压铸方法 | |
| CN103146984B (zh) | 一种高强度灰铸铁用孕育剂及其制备方法 | |
| CN110387487B (zh) | 一种高硬度和高韧性压铸锌合金制备方法 | |
| CN105463274B (zh) | 一种耐磨铝合金的生产方法 | |
| CN103602855B (zh) | 高韧性高延展性锌合金及其加工方法 | |
| CN109338179A (zh) | 一种高导热热处理压铸铝合金及其制备方法 | |
| CN110951983B (zh) | 一种细化2618铝合金铸态晶粒组织的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 237000 Intersection of Fenghuang Road and Shanyuan Road, San Shi Pu Town, Jin'an District, Lu'an City, Anhui Province Patentee after: Anhui Yihui New Material Co.,Ltd. Address before: No.18, Yulan Avenue, Baiyan Science Park, high tech Zone, Hefei City, Anhui Province, 230088 Patentee before: HEFEI YIHUI LIGHT ALLOY TECHNOLOGY Co.,Ltd. |