CN105626695A - 一种铝基-钢双金属轴瓦材料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于轴瓦材料技术领域，具体公开了一种铝基-钢双金属轴瓦材料及其制备工艺。该材料由铝覆盖层、铝基合金层、铝过渡层和低碳钢层所组成；其中，铝基合金层为以内生TiB2颗粒作为增强体、以铝锡铜合金作为基体合金的内生TiB2颗粒增强型铝锡铜合金。制备方法包括以下步骤：(1)准备材料；(2)制备铝基合金层；(3)包铝轧制；(4)制作钢带；(5)冷轧复合。本发明铝基-钢双金属轴瓦材料的铝基合金层与钢板的界面结合强度高，铝基-钢双金属轴瓦材料的承载能力强且减摩性好，轴瓦工作稳定、使用寿命长，生产成本低，环保无污染。
Description
技术领域
本发明涉及轴瓦材料的技术领域，具体涉及一种铝基-钢双金属轴瓦材料及其制备工艺。
背景技术
轴瓦是内燃机、压力机等机械设备中承载运动、降低摩擦、减少磨损的关键零部件。轴瓦材料的好坏直接影响轴瓦的工作稳定性和使用寿命。随着内燃机向高速、高承载、环保方向发展，对轴瓦性能的要求不断提高，轴瓦不仅要有良好的减摩性和耐磨性，也要有较的高承载能力和抗疲劳性能，同时还需具有良好的经济型和低碳环保性。
目前，国内广泛使用铜铅合金作为轴瓦材料，这种轴瓦材料虽然具有较高的疲劳强度，但是，其成本较高，而且含有污染元素铅，对人体和环境均有不同程度的危害，不符合国家的节能减排要求。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种制备工艺简单、生产成本低、使用性能佳、环保性能优的铝基-钢双金属轴瓦材料及其制备工艺，此轴瓦材料可用于中高载荷、中高转速的内燃机、压力机。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
(一)一种铝基-钢双金属轴瓦材料，其特征在于，由铝覆盖层、铝基合金层、铝过渡层和低碳钢层所组成；其中，铝基合金层为内生TiB2颗粒增强型铝锡铜合金。
优选地，所述铝覆盖层、铝基合金层、铝过渡层和低碳钢层的厚度分别为20～60μm、0.5～2.5mm、25～65μm、1.5～4.0mm。
优选地，所述内生TiB2颗粒增强型铝锡铜合金以内生TiB2颗粒作为增强体，以铝锡铜合金作为基体合金；其中，内生TiB2颗粒的体积百分比为4.0～12.0％。
所述基体合金的主体元素为铝，并含有锡、铜、锌、锰，基体合金中各元素的质量百分比为：锡6.0～15.0％、铜0.8～1.5％、锌0.6～1.2％、锰0.5～1.0％，余量为铝。
(二)上述铝基-钢双金属轴瓦材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)准备材料：按照上述基体合金中各元素的质量百分比配备铝锭、锡块、铝铜锌锰中间合金，备用；
(2)制备铝基合金层：700～750℃熔化铝锭，得铝熔体，并加热至900～930℃；向铝熔体中加入反应物K2TiF6-KBF4混合盐、反应助剂Na3AlF6-MgCl2混合盐，用石墨棒充分搅拌，反应15～20min，生成TiB2，即为内生TiB2颗粒，得到含有内生TiB2颗粒的铝熔体；将含有内生TiB2颗粒的铝熔体的温度降至750～780℃，并加入铝铜锌锰中间合金和锡块，得合金熔体；以NaCl-KCl-CaF2混合盐作为精炼剂，对合金熔体精炼后，浇注到铸模中，获得内生TiB2颗粒增强型铝锡铜合金板材，作为铝基合金层；其中，所述K2TiF6-KBF4混合盐是按Ti∶B为1∶2的摩尔比配制而成，所述反应助剂Na3AlF6-MgCl2混合盐中Na3AlF6和MgCl2的质量比为3∶1；
(3)包铝轧制：将内生TiB2颗粒增强型铝锡铜合金板材的表面进行刷光后，用厚度为0.5～1.5mm的纯铝板包覆，并经过2～4道连续轧制，轧制成总厚度为3～6mm的复合式铝合金带，其中，初始轧制压下率为50～60％，后续轧制压下率小于35％；然后将复合式铝合金带在氩气或氮气保护下在350℃的电阻炉内进行1.5～2.5h退火处理，并刷光，备用；
(4)制作钢带：选用低碳钢板制作低碳钢带，先对低碳钢带脱脂除锈，再用砂带对低碳钢带表面进行打磨粗化，备用；
(5)冷轧复合：在室温下，采用双辊复合轧机，将步骤(3)中经过刷光处理的复合式铝基合金带和步骤(4)中经过打磨粗化的低碳钢带依次进行1道粗轧和2道精轧，最终复合轧制成由铝覆盖层、铝基合金层、铝过渡层和低碳钢层所组成的铝基-钢双金属轴瓦材料。
优选地，步骤(2)中，所述反应助剂Na3AlF6-MgCl2混合盐的总质量为反应物K2TiF6-KBF4混合盐质量的7～9％。
优选地，步骤(2)中，所述铝铜锌锰中间合金为铝锭、锌板、Al-12Cu中间合金、Al-6Mn中间合金经真空感应炉熔炼后，700～750℃浇注而成。
优选地，步骤(2)中，所述NaCl-KCl-CaF2混合盐的用量为基体合金质量的2.5～3.5％，所述基体合金的质量为所述铝锭、锡块和铝铜锌锰中间合金的总质量，并且K2TiF6-KBF4混合盐的质量与基体合金的质量比为1∶1.2～1∶2.6。
优选地，步骤(2)中，所述NaCl-KCl-CaF2混合盐中NaCl、KCl和CaF2的质量比为4∶4∶1。
优选地，步骤(2)中，所述对熔体精炼后，将熔体的温度降至710～730℃，并充分搅拌，再进行浇注。
优选地，步骤(5)中，还将所述铝基-钢双金属轴瓦材料置于350℃氮气或氩气保护气氛的退火炉内进行1.5～2.5h退火处理，所得铝基-钢双金属轴瓦材料的总厚度为2.5～6.5mm。
本发明中，所述K2TiF6-KBF4混合盐为K2TiF6和KBF4经常温物理混合所得；所述Na3AlF6-MgCl2混合盐为Na3AlF6和MgCl2经常温物理混合所得；所述NaCl-KCl-CaF2混合盐为NaCl、KCl和CaF2经常温物理混合所得。
本发明中，所述刷光为本领域常规操作，一般采用钢丝直径为0.2mm的钢丝刷进行刷光，使合金板表面均匀呈银白色，洁净，无明显打滑亮迹。
本发明中，所述纯铝板为本领域常规所用，一般为工业纯铝板，其中铝含量≥99.6％，市售可得。
本发明中，所述低碳钢板为本领域常规所用，一般为碳含量小于0.2％的低碳钢板，本发明选用的是厚度为5mm～7.0mm的08F低碳钢板，市售可得。
本发明中，所述退火为本领域常规操作，可有效增加铝基合金层与钢板的界面结合牢度。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
与传统轴瓦材料AlSn20Cu相比，本发明铝基-钢双金属轴瓦材料的铝基合金层与钢板的界面结合强度高，铝基-钢双金属轴瓦材料的承载能力强且减摩性好，轴瓦工作稳定、使用寿命长；同时，本发明铝基-钢双金属轴瓦材料的锡含量较低，熔炼温度低、熔炼能耗少，从而使得生产成本低；另外，本发明铝基-钢双金属轴瓦材料不含铅、镉等有污染的重金属元素，环保无污染，符合国内外对轴瓦材料环保性能的要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明，但是以下实施例并不作为限制本发明的保护范围。
实施例1
(1)按照Ti∶B＝1∶2的摩尔比配6.30KgK2TiF6-KBF4混合盐作为反应物，按照Al∶Sn∶Cu∶Zn∶Mn＝85.0∶12∶1.2∶1.0∶0.8的质量比配制10.2Kg基体合金，基体合金由铝锭、铝铜锌锰中间合金和锡块组成；按照Na3AlF6∶MgCl2＝3∶1的质量比配制0.50KgNa3AlF6-MgCl2混合盐作为反应助剂；按照NaCl∶KCl∶CaF2＝4∶4∶1的质量比配制0.31KgNaCl-KCl-CaF2混合盐作为精炼剂，其总量为基体合金质量的3％。
(2)700℃熔化铝锭，并过热至920℃，向其中加入经过干燥处理的上述混合盐和反应助剂，充分搅拌20min，得到含有内生TiB2颗粒的铝熔体，待含有内生TiB2颗粒的铝熔体平静、反应结束后，清除盐渣；然后将含有内生TiB2颗粒的铝熔体降温至750℃，添加铝铜锌锰中间合金和工业纯锡块，750℃保温熔化后，得熔体；以NaCl-KCl-CaF2混合盐作为精炼剂，对熔体精炼，再降温至720℃并充分搅拌，浇注到铸模中，获得内生TiB2颗粒增强型铝锡铜合金板材，作为铝基合金层；其中，内生TiB2颗粒增强型铝锡铜合金板材中内生TiB2颗粒的体积百分比为6.8％。
(3)将内生TiB2颗粒增强型铝锡铜合金板材的表面进行机械刷光后，立即用厚度为0.8mm的铝箔包覆，并经过3道连续轧制，轧制成总厚度为5.5mm的复合式铝合金带，初始轧制压下率为50％，后续轧制压下率小于35％；然后将复合式铝合金带在350℃氩气保护电阻炉内进行2.0h退火处理，并刷光，备用；
(4)选用厚度为9.0mm的08F低碳钢板制作钢带，先用10％的硝酸溶液对低碳钢带进行脱脂除锈处理，再用砂带对低碳钢带表面进行打磨粗化，备用；
(5)在室温下，采用双辊复合轧机，将步骤(3)中经过刷光处理的“铝-铝合金-铝”复合式铝基合金带和步骤(4)中经过打磨粗化的低碳钢带进行1道粗轧和2道精轧，最终复合轧制成由铝覆盖层、铝基合金层、铝过渡层和低碳钢层所组成的铝基-钢双金属轴瓦材料，总厚度为3.5mm，其中，铝覆盖层、铝基合金层、铝过渡层和低碳钢层的厚度分别为32～38μm、1.03～1.12mm、35～41μm、2.3～2.4mm，最后将铝基-钢双金属轴瓦材料在350℃箱式电阻炉内进行2h再结晶退火。
上述所得铝基-钢双金属轴瓦材料的界面结合强度为92.8MPa、抗疲劳强度为45MPa、铝基合金层硬度为39.1HBS，该轴瓦材料经180°弯曲试验无分层开裂现象。
实施例2
(1)按照Ti∶B＝1∶2的摩尔比配制4.6KgK2TiF6-KBF4混合盐作为反应物，按照Al∶Sn∶Cu∶Zn∶Mn＝85.0∶12∶1.2∶1.0∶0.8的质量比配制10.3Kg基体合金，基体合金由铝锭、铝铜锌锰中间合金和锡块组成；按照Na3AlF6∶MgCl2＝3∶1的质量比配制0.32KgNa3AlF6-MgCl2混合盐作为反应助剂；按照NaCl∶KCl∶CaF2＝4∶4∶1的质量比配制0.26KgNaCl-KCl-CaF2混合盐作为精炼剂。
(2)730℃熔化铝锭，并过热至930℃，向其中加入经过干燥处理的上述混合盐和反应助剂，充分搅拌15min，得到含有内生TiB2颗粒的铝熔体，待含有内生TiB2颗粒的铝熔体平静、反应结束后，清除盐渣；然后将含有内生TiB2颗粒的铝熔体降温至780℃，添加铝铜锌锰中间合金和工业纯锡块，780℃保温熔化后，得熔体；以NaCl-KCl-CaF2混合盐作为精炼剂，对熔体精炼，再降温至730℃并充分搅拌，浇注到铸模中，得铝锡铜合金基轴瓦材料；其中，铝锡铜合金基轴瓦材料中内生TiB2颗粒的体积百分比为4.6％。
(3)将内生TiB2颗粒增强型铝锡铜合金板材的表面进行机械刷光后，立即用厚度为0.5mm的纯铝板包覆，并经过3道连续轧制，轧制成总厚度为4.2mm的复合式铝合金带，初始轧制压下率为55％，后续轧制压下率小于30％；然后将复合式铝合金带在350℃氮气保护电阻炉内进行1.5h退火处理，并刷光，备用；
(4)选用厚度为7.0mm的08F低碳钢板制作钢带，先用10％的硝酸溶液对低碳钢带进行脱脂除锈处理，再用砂带对低碳钢带表面进行打磨粗化，备用；
(5)在室温下，采用双辊复合轧机，将步骤(3)中经过刷光处理的复合式铝基合金带和步骤(4)中经过打磨粗化的低碳钢带进行1道粗轧和2道精轧，最终复合轧制成由铝覆盖层、铝基合金层、铝过渡层和低碳钢层所组成的铝基-钢双金属轴瓦材料，总厚度为3.0mm，其中，铝覆盖层、铝基合金层、铝过渡层和低碳钢层的厚度分别为28～31μm、0.73～0.99mm、30～41μm、1.99～2.15mm；最后将铝基-钢双金属轴瓦材料在350℃箱式电阻炉内进行2h再结晶退火。
上述所得铝基-钢双金属轴瓦材料的界面结合强度为91.0MPa、抗疲劳强度为42MPa、铝基合金层硬度为39.5HBS，该轴瓦材料经180°弯曲试验无分层开裂现象。
实施例3
(1)按照Ti∶B＝1∶2的摩尔比配制8.5KgK2TiF6-KBF4混合盐作为反应物，按照Al∶Sn∶Cu∶Zn∶Mn＝82.0∶15∶0.8∶1.2∶1.0的质量比配制10.4Kg基体合金，基体合金由铝锭、铝铜锌锰中间合金和锡块组成；按照Na3AlF6∶MgCl2＝3∶1的质量比配制0.76KgNa3AlF6-MgCl2混合盐作为反应助剂；按照NaCl∶KCl∶CaF2＝4∶4∶1的质量比配制0.36KgNaCl-KCl-CaF2混合盐作为精炼剂。
(2)750℃熔化铝锭，并过热至900℃，向其中加入经过干燥处理的上述混合盐和反应助剂，充分搅拌15min，得到含有内生TiB2颗粒的铝熔体，待含有内生TiB2颗粒的铝熔体平静、反应结束后，清除盐渣；然后将含有内生TiB2颗粒的铝熔体降温至760℃，添加铝铜锌锰中间合金和工业纯锡块，760℃保温熔化后，得熔体；以NaCl-KCl-CaF2混合盐作为精炼剂，对熔体精炼，再降温至730℃并充分搅拌，浇注到铸模中，得铝锡铜合金基轴瓦材料；其中，铝锡铜合金基轴瓦材料中内生TiB2颗粒的体积百分比为9.7％。
(3)将内生TiB2颗粒增强型铝锡铜合金板材的表面进行机械刷光后，立即用厚度为1.2mm的铝箔包覆，并经过4道连续轧制，轧制成总厚度为6.0mm的复合式铝合金带，初始轧制压下率为60％，后续轧制压下率为30％；然后将复合式铝合金带在350℃氩气保护电阻炉内进行2.0h退火处理，并刷光，备用；
(4)选用厚度为10.0mm的08F低碳钢板制作钢带，先用10％的硝酸溶液对低碳钢带进行脱脂除锈处理，再用砂带对低碳钢带表面进行打磨粗化，备用；
(5)在室温下，采用三辊复合轧机，将步骤(3)中经过刷光处理的复合式铝基合金带和步骤(4)中经过打磨粗化的低碳钢带进行1道粗轧和2道精轧，最终复合轧制成由铝覆盖层、铝基合金层、铝过渡层和低碳钢层所组成的铝基-钢双金属轴瓦材料，总厚度为4.5mm，其中，铝覆盖层、铝基合金层、铝过渡层和低碳钢层的厚度分别为45～53μm、1.6～1.8mm、51～55μm、2.6～2.8mm；最后将铝基-钢双金属轴瓦材料在350℃箱式电阻炉内进行2.0h再结晶退火。
上述所得铝基-钢双金属轴瓦材料的界面结合强度为92.8MPa、抗疲劳强度为43MPa、铝基合金层硬度为41.0HBS，该轴瓦材料经180°弯曲试验无分层开裂现象。
虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种铝基-钢双金属轴瓦材料，其特征在于，由铝覆盖层、铝基合金层、铝过渡层和低碳钢层所组成；其中，铝基合金层为内生TiB2颗粒增强型铝锡铜合金。
2.根据权利要求1所述的铝基-钢双金属轴瓦材料，其特征在于，所述内生TiB2颗粒增强型铝锡铜合金以内生TiB2颗粒作为增强体，以铝锡铜合金作为基体合金；其中，内生TiB2颗粒的体积占内生TiB2颗粒增强型铝锡铜合金的4.0～12.0％。
3.根据权利要求2所述的铝基-钢双金属轴瓦材料，其特征在于，所述基体合金的主体元素为铝，并含有锡、铜、锌、锰，基体合金中各元素的质量百分比为：锡6.0～15.0％、铜0.8～1.5％、锌0.6～1.2％、锰0.5～1.0％，余量为铝。
4.权利要求1所述的铝基-钢双金属轴瓦材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)准备材料：按照基体合金中各元素的质量百分比配备铝锭、锡块、铝铜锌锰中间合金，备用；
(2)制备铝基合金层：700～750℃熔化铝锭，得铝熔体，并过热至900～930℃；向过热后的铝熔体中加入反应物K2TiF6-KBF4混合盐、反应助剂Na3AlF6-MgCl2混合盐，用石墨棒充分搅拌，反应15～20min，生成TiB2，即为内生TiB2颗粒，得到含有内生TiB2颗粒的铝熔体；将含有内生TiB2颗粒的铝熔体的温度降至750～780℃，并加入铝铜锌锰中间合金和锡块，得合金熔体；以NaCl-KCl-CaF2混合盐作为精炼剂，对合金熔体精炼后，浇注到铸模中，获得内生TiB2颗粒增强型铝锡铜合金板材，作为铝基合金层；其中，所述K2TiF6-KBF4混合盐是按Ti∶B为1∶2的摩尔比配制而成，所述反应助剂Na3AlF6-MgCl2混合盐中Na3AlF6和MgCl2的质量比为3∶1；
(3)包铝轧制：将内生TiB2颗粒增强型铝锡铜合金板材的表面进行刷光后，用厚度为0.5～1.5mm的纯铝板包覆，并经过2～4道连续轧制，轧制成总厚度为3～6mm的复合式铝合金带，其中，初始轧制压下率为50～60％，后续轧制压下率小于35％；然后将复合式铝合金带在氩气或氮气保护下在350℃的电阻炉内进行1.5～2.5h退火处理，并刷光，备用；
(4)制作钢带：选用低碳钢板制作低碳钢带，先对低碳钢带脱脂除锈，再用砂带对低碳钢带表面进行打磨粗化，备用；
(5)冷轧复合：在室温下，采用双辊复合轧机，将步骤(3)中经过刷光处理的复合式铝基合金带和步骤(4)中经过打磨粗化的低碳钢带依次进行1道粗轧和2道精轧，最终复合轧制成由铝覆盖层、铝基合金层、铝过渡层和低碳钢层所组成的铝基-钢双金属轴瓦材料。
5.根据权利要求4所述的铝锡铜合金基轴瓦材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述反应助剂Na3AlF6-MgCl2混合盐的质量为反应物K2TiF6-KBF4混合盐质量的7～9％。
6.根据权利要求4所述的铝锡铜合金基轴瓦材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述NaCl-KCl-CaF2混合盐的用量为基体合金质量的2.5～3.5％。
7.根据权利要求6所述的铝锡铜合金基轴瓦材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述基体合金的质量为所述铝锭、锡块和铝铜锌锰中间合金的总质量，并且K2TiF6-KBF4混合盐的质量与基体合金的质量比为1∶1.2～1∶2.6。
8.根据权利要求4所述的铝锡铜合金基轴瓦材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述NaCl-KCl-CaF2混合盐中NaCl、KCl和CaF2的质量比为4∶4∶1。
9.根据权利要求4所述的铝锡铜合金基轴瓦材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述对熔体精炼后，将熔体的温度降至710～730℃，并充分搅拌，再进行浇注。
10.根据权利要求4所述的铝锡铜合金基轴瓦材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，还将所述铝基-钢双金属轴瓦材料置于350℃氮气或氩气保护气氛的退火炉内进行1.5～2.5h退火处理，所得铝基-钢双金属轴瓦材料的总厚度为2.5～6.5mm。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111471989A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-07-31 | 湖南大学 | 一种硬质颗粒增强铝合金管及其制备方法 |
| CN113638967A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-11-12 | 上海涟屹轴承科技有限公司 | 厚壁铝基双金属轴承及制作方法 |
| CN115612895A (zh) * | 2022-10-26 | 2023-01-17 | 苏州虎伏新材料科技有限公司 | 一种铝/钢层状复合双金属滑动轴承材料、制备工艺及应用 |
| CN115647102A (zh) * | 2022-10-25 | 2023-01-31 | 湖南省卓尔轴瓦科技股份有限公司 | 一种高耐磨轴瓦材料及其制备方法、装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040040634A1 (en) * | 2001-01-12 | 2004-03-04 | Bruce Morere | Rolled or extruded aluminium al-mn alloy products with improved corrosion resistance |
| CN101323916A (zh) * | 2007-06-13 | 2008-12-17 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种制备铝基复合材料的混合盐法 |
| CN102407625A (zh) * | 2011-08-28 | 2012-04-11 | 十堰洪运轴承材料有限公司 | 铝基-钢双金属轴瓦新材料及其生产工艺 |
| CN102744408A (zh) * | 2012-07-25 | 2012-10-24 | 哈尔滨工业大学 | 一种钛铝基层状复合材料板的制备方法 |
| CN104911416A (zh) * | 2015-06-19 | 2015-09-16 | 华中科技大学 | 一种原位颗粒混杂增强铝基复合材料及其制备方法 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040040634A1 (en) * | 2001-01-12 | 2004-03-04 | Bruce Morere | Rolled or extruded aluminium al-mn alloy products with improved corrosion resistance |
| CN101323916A (zh) * | 2007-06-13 | 2008-12-17 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种制备铝基复合材料的混合盐法 |
| CN102407625A (zh) * | 2011-08-28 | 2012-04-11 | 十堰洪运轴承材料有限公司 | 铝基-钢双金属轴瓦新材料及其生产工艺 |
| CN102744408A (zh) * | 2012-07-25 | 2012-10-24 | 哈尔滨工业大学 | 一种钛铝基层状复合材料板的制备方法 |
| CN104911416A (zh) * | 2015-06-19 | 2015-09-16 | 华中科技大学 | 一种原位颗粒混杂增强铝基复合材料及其制备方法 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111471989A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-07-31 | 湖南大学 | 一种硬质颗粒增强铝合金管及其制备方法 |
| CN111471989B (zh) * | 2020-04-27 | 2021-04-09 | 湖南大学 | 一种硬质颗粒增强铝合金管及其制备方法 |
| CN113638967A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-11-12 | 上海涟屹轴承科技有限公司 | 厚壁铝基双金属轴承及制作方法 |
| CN115647102A (zh) * | 2022-10-25 | 2023-01-31 | 湖南省卓尔轴瓦科技股份有限公司 | 一种高耐磨轴瓦材料及其制备方法、装置 |
| CN115647102B (zh) * | 2022-10-25 | 2023-12-01 | 湖南省卓尔轴瓦科技股份有限公司 | 一种高耐磨轴瓦材料及其制备方法、装置 |
| CN115612895A (zh) * | 2022-10-26 | 2023-01-17 | 苏州虎伏新材料科技有限公司 | 一种铝/钢层状复合双金属滑动轴承材料、制备工艺及应用 |
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