CN107052074B - 大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法 - Google Patents

大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法 Download PDF

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Abstract

大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金‑钢复合板的制备方法，将铝锭、锡锭和中间合金进行熔炼浇铸得到板坯，板坯初轧得到高锡铝初轧板，并经退火、打磨后用退火处理的纯铝板覆铝轧制，得到高锡铝合金覆铝板；将其与经退火、打磨处理的钢板铆接并冷轧复合得到良好机械结合的高锡铝合金‑钢复合板，然后对高锡铝合金‑钢复合板进行扩散退火处理，以得到高锡铝合金‑钢复合板成品，最后按照轴瓦规格裁切所得到的高锡铝合金‑钢复合板。本方法采用水冷模制备高锡铝合金锭坯，经铣面、初轧、覆铝、与钢背冷轧复合、退火处理等，制备出大规格、界面结合强度和剪切强度高的高锡铝合金‑钢复合板，可满足大型低速柴油机国产化的需求。

Description

大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法
技术领域
本发明属于金属复合板加工领域，具体涉及应用于大型低速柴油机轴瓦的高锡铝合金-钢复合板的制备方法。
背景技术
铝合金是大型重载柴油机广泛应用的轴瓦材料。高锡铝合金因其摩擦系数低、疲劳强度高、抗咬合性好、紧急运行特性好而应用于大型低速柴油机薄壁轴瓦。高锡铝合金通常指Sn含量大于20%的铝锡合金。随着锡含量增加，铝锡合金的硬度和疲劳强度有一定下降，但抗咬合性，镶嵌性，顺应性随之增加，抗咬合负荷可随之增大，轴颈磨损相应降低。即使在润滑不良，油膜无法建立的条件下，锡也能在轴颈表面形成一种保护膜，克服摩擦力的急剧变化，能较好保持润滑油膜的连续性，不致引起轴瓦局部负荷急剧升高。铝锡合金通常含有1%左右Cu元素，可强化铝基体，并减少铝锡合金中锡的偏析。随着Cu含量增加，硬度和疲劳强度提高，但表面性能下降，磨合状况恶化。高锡铝合金由于强度较低，在重载荷下易发生变形，造成油层间隙减小，油膜中断以致引起主轴咬死等。所以，通常将铝锡合金覆到钢背上，形成双金属复合板。为了提高铝锡合金与钢背的结合强度，在钢与铝锡合金之间增加一层纯铝作为中间层。该结构的铝锡合金轴瓦使用性能优异，寿命一般可达6000～10000小时。
我国每年生产数百台低速船舶柴油机，所用高锡铝合金轴瓦全部进口奥地利Miba等国外公司产品，成为制约大型低速柴油机国产化率的关键部件之一。造成这一局面的根本原因在于国内尚不能生产大规格高锡铝合金-钢复合板。
发明内容
本发明的目的是提供一种大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法，采用水冷模制备高锡铝合金锭坯，经铣面、初轧、覆铝、与钢背冷轧复合、退火处理等，制备出大规格、界面结合强度和剪切强度高的高锡铝合金-钢复合板，满足大型低速柴油机国产化的需求。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：在石墨坩埚中将铝锭熔化，再加入AlCu50中间合金，待熔体温度降至690℃～710℃时，分批加入预热的锡锭，每次加入锡锭后充分搅拌，并将熔体温度控制在690℃～710℃，精炼扒渣后得到待浇铸的合金液；
步骤二：将步骤一得到的合金液浇铸在水冷金属模中成型并脱模，得到板坯，在浇铸的过程中，每次浇铸前对石墨坩埚内的熔体充分搅拌，并控制浇铸温度在690℃～710℃；
步骤三：将步骤二得到的板坯铣面后进行初轧，以板材边部不开裂为准，经多道次轧制得到高锡铝初轧板；
步骤四：对步骤三得到的高锡铝初轧板进行退火处理，退火后空冷，并打磨表面待用；
步骤五：将纯铝板进行退火处理，退火后空冷，并将纯铝板的待复合面打磨至失去金属光泽，再除去表面铝屑，清洗后覆在步骤四经打磨的高锡铝初轧板表面，并在咬入端铆接后，送入轧机进行覆铝轧制得到高锡铝合金，控制覆铝轧制首道次轧制变形量为35%～55%；
步骤六：在首道次覆铝轧制后，对高锡铝合金进行退火，退火后空冷，再进行轧制，得到高锡铝合金覆铝板，每道次轧制变形量不超过25%，以板材边部不开裂为准，并在板材边部临近开裂之前进行退火后再进行轧制；
步骤七：对步骤六得到的高锡铝合金覆铝板进行打磨并清洗，备用；
步骤八：将裁切后的钢板进行退火处理，退火后炉冷，炉温低于500℃后打开炉门冷却；
步骤九：对步骤八处理后的钢板进行打磨，除去钢板表面碎屑后进行清洗，并与步骤七处理后的高锡铝合金覆铝板在咬入端进行铆接后，进行冷轧复合，形成机械结合的高锡铝合金-钢复合板；
步骤十：将步骤九机械结合的高锡铝合金-钢复合板进行扩散退火以在界面形成冶金结合，退火后炉冷至200℃，开炉即可得到高锡铝合金-钢复合板成品。
进一步的，所述铝锭选用99.7wt%Al，锡锭选用99.99wt%Sn，铝锭和锡锭锯切成小块，每块重量不超过0.5kg，AlCu50中间合金每块重量不超过0.1kg。
进一步的，在步骤三中每道次轧制的变形量不超过12%。
进一步的，在步骤四中，退火条件是：退火温度300℃～350℃，退火时间1～4h。
进一步的，在步骤五中，退火的条件是：退火温度400℃～500℃，退火时间2h～5h。
进一步的，在步骤六中，退火的条件是：退火温度300℃～350℃，退火时间1h～4h。
进一步的，在步骤八中，钢板的退火条件是：退火温度750℃～930℃，退火时间2h～5h，升温速率≤300℃/h。
进一步的，所述扩散退火的条件是：退火温度400℃～500℃，退火时间1h～5h。
进一步的，在所述步骤五和步骤七中，采用不锈钢抛光轮进行打磨。
本发明的技术效果是：
本发明通过石墨坩埚和电阻炉严格控制合金中Fe、Mn、Si杂质元素含量；通过水冷铸模实现了高锡铝板坯的Sn元素偏析控制；以不锈钢抛光轮代替酸碱洗，清除待复合表面的氧化物等污物；以大首道次变形量实现高锡铝合金板覆铝及其与钢板的复合。所制备高锡铝合金-钢复合板具有如下特点：
（1）制备Sn含量35%～42%和45%～52%的高锡铝合金-钢复合板；
（2）铝锡合金层中杂质元素Fe、Si、Mn均小于0.1%；
（3）钢背材料为08Al、10号碳钢，含碳量提高至0.13%；
（4）高锡铝合金-钢复合板厚度可达12mm，宽度可达180mm；
（5）间接法测得复合板粘结强度达64.8MPa，断粘结面；
（6）直接法测得复合板粘结强度达58MPa；
（7）复合板剪切强度达86MPa。
附图说明
图1是进口轴瓦在标尺为100微米的金相组织图；
图2是进口轴瓦在标尺为20微米的金相组织图；
图3是利用本发明方法制备的大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板在标尺为100微米的金相组织图；
图4是利用本发明方法制备的大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板在标尺为100微米的扫描电镜图；
图5是利用本发明方法制备的大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板在标尺为20微米的扫描电镜图。
具体实施方式
下面通过具体的实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1
大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法，包括如下步骤：
（1）合金熔炼
铝锭选用99.7wt%Al，锡锭选用99.99wt%Sn，Cu以中间合金AlCu50的形式加入；锡锭和铝锭锯切成小块，每块重量不超过0.5kg，AlCu50中间合金每块重量不超过0.1kg；采用电阻炉和300#石墨坩埚进行熔炼，将石墨坩埚加热至450℃，然后加入铝锭，升温至720℃使铝锭全部熔化，加入AlCu50中间合金；之后将熔体温度降至690℃，分批加入预热的锡锭，每次加入锡锭后充分搅拌，温度控制在690℃，精炼扒渣后开始浇铸；
（2）板坯浇铸
采用水冷金属模进行板坯浇铸，板坯采用立式浇铸，规格为25mm×200mm×190mm，水冷金属模模具内表面喷涂脱模剂，每次浇铸之前对石墨坩埚内的熔体充分搅拌，浇铸温度控制在690℃；
（3）初轧
将所获得的板坯铣面至20mm×195mm×160mm后进行初轧，以板材边部不开裂为准，共轧制5道次，每道次下压量为2mm、2mm、1.5mm、1.5mm、1mm，道次变形量分别为10%、11.1%、9.4%、10.3%、7.7%，将板坯由20mm轧制到12mm，得到高锡铝初轧板；
（4）退火
采用带循环风的干燥箱对步骤（3）所得的12mm的高锡铝初轧板进行退火，退火温度350℃，退火时间2h，退火后空冷，采用砂带机和P40砂带打磨表面后待用；
（5）覆铝轧制
采用1.2mm的纯铝板进行覆铝，纯铝板退火温度450℃，退火时间5h，退火后空冷，采用手动不锈钢抛光轮打磨铝板待复合面，直到铝板均匀失去金属光泽为止，除去铝板表面铝屑，用丙酮清洗后与经步骤（4）处理后的高锡铝初轧板在咬入端铆接，然后采用二辊轧机轧制，首道次轧制变形量35%；
（6）退火→冷轧→退火
首道次覆铝轧制后高锡铝初轧板厚度为9.4mm，先进行退火，退火温度350℃，退火时间2h，退火后空冷，再进行5道次轧制，得到高锡铝合金覆铝板；下压量依次为1.5mm、1.5mm、1.4mm、1mm、1mm，变形量依次为16%、19%、22%、20%、25%，以板材边部不开裂为准，并在每2道次轧制后退火一次；最终高锡铝合金覆铝板总厚度为3.2mm～3.4mm，覆铝层厚度为0.3mm～0.4mm；
（7）表面打磨
采用手动不锈钢抛光轮打磨高锡铝合金覆铝板待复合表面，打磨后板厚2.1mm～3.3mm；
（8）钢板退火
钢板选用08Al优质碳素结构钢热轧板，厚度为12mm，钢板裁切为200mm×700mm的条带后进行退火，退火温度750℃，退火时间3h，升温速率≤300℃/h，退火后炉冷，炉温低于500℃后打开炉门冷却；
（9）钢板表面打磨
采用砂带机和P40砂带打磨退火处理后的钢板表面，直至露出光亮新鲜金属，并除去表面碎屑；
（10）与高锡铝合金覆铝板铆接
将步骤（7）处理后的高锡铝合金覆铝板裁切为宽180mm，长500mm，与步骤（9）打磨后的钢板一同用丙酮清洗后在咬入端进行铆接后，进行冷轧复合；
（11）冷轧复合
冷轧复合采用二辊轧机，首道次下压量为5mm，变形量32.7%，以形成良好的机械结合的高锡铝合金-钢复合板；
（12）扩散退火
高锡铝合金-钢复合板的机械结合不够牢固，需要扩散退火使界面形成冶金结合，退火温度500℃，退火时间1h，炉冷至200℃后开炉，得到高锡铝合金-钢复合板成品；
（13）裁切
按照轴瓦规格裁切所得到的高锡铝合金-钢复合板。
对以上方法所制备的高锡铝合金-钢复合板进行检测，其结果为：Sn：35.75%～37.63%，Fe：0.073%，Mn：＜0.010%，Si：0.086%；高锡铝合金板厚3.2mm～3.4mm，覆铝层厚度0.2mm～0.3mm；复合板厚度10.95mm～11.59mm；间接法测得结合强度64.8MPa，断粘结面；直接法测得结合强度58MPa，剪切强度86MPa。
实施例2
大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法，包括如下步骤：
（1）合金熔炼
铝锭选用99.7wt%Al，锡锭选用99.99wt%Sn，Cu以中间合金AlCu50的形式加入；锡锭和铝锭锯切成小块，每块重量不超过0.5kg，AlCu50中间合金每块重量不超过0.1kg；采用电阻炉和300#石墨坩埚进行熔炼，将石墨坩埚加热至450℃，然后加入铝锭，升温至720℃使铝锭全部熔化，加入AlCu50中间合金；之后将熔体温度降至710℃，分批加入预热的锡锭，每次加入锡锭后充分搅拌，温度控制在710℃，精炼扒渣后开始浇铸；
（2）板坯浇铸
采用水冷金属模进行板坯浇铸，板坯采用立式浇铸，规格为25mm×200mm×190mm，水冷金属模模具外壁设置水冷通道，进水管接循环冷却水，模具内表面喷涂脱模剂，每次浇铸之前对石墨坩埚内的熔体充分搅拌，并控制浇铸温度在710℃；
（3）初轧
将所获得的板坯铣面至20mm×195mm×160mm后进行初轧，以板材边部不开裂为准，共轧制6道次，每道次下压量为1.5mm、1.5mm、1.5mm、1.5mm、1mm、1mm，道次变形量分别为7.5%、8.1%、8.8%、9.7%、7.1%、7.7%，将板坯由20mm轧制到12mm，得到高锡铝初轧板；
（4）退火
采用带循环风的干燥箱对步骤（3）所得的12mm的高锡铝初轧板进行退火，退火温度350℃，退火时间3h，退火后空冷，采用砂带机和P40砂带打磨表面后待用；
（5）覆铝轧制
采用1mm的纯铝板进行覆铝，纯铝板退火温度450℃，退火时间4h，退火后空冷，采用手动不锈钢抛光轮打磨铝板待复合面，直到铝板均匀失去金属光泽为止，除去铝板表面铝屑，用丙酮清洗后与经步骤（4）处理后的高锡铝初轧板在咬入端铆接，然后采用二辊轧机轧制，首道次轧制变形量40%；
（6）退火→冷轧→退火
首道次覆铝轧制后高锡铝初轧板厚度为8.4mm，先进行退火，退火温度350℃，退火时间2h，退火后空冷，再进行4道次轧制，得到高锡铝合金覆铝板；下压量依次为1.4mm、1.5mm、1mm、1mm，变形量依次为16.7%、21.4%、18.2%、22.2%，以板材边部不开裂为准，并在每2道次轧制后退火一次；最终高锡铝合金覆铝板总厚度为3.4mm～3.5mm，覆铝层厚度为0.3mm～0.4mm；
（7）表面打磨
采用手动不锈钢抛光轮打磨高锡铝合金覆铝板待复合表面，打磨后板厚3.2mm～3.4mm；
（8）钢板退火
钢板选用10号优质碳素结构钢热轧板，厚度为12mm，钢板裁切为200mm×800mm的条带后进行退火，退火温度750℃，退火时间3h，升温速率≤300℃/h，退火后炉冷，炉温低于500℃后打开炉门冷却；
（9）钢板表面打磨
采用砂带机和P40砂带打磨退火处理后的钢板表面，直至露出光亮新鲜金属，并除去表面碎屑；
（10）与高锡铝合金覆铝板铆接
将步骤（7）处理后的高锡铝合金覆铝板裁切为宽180mm，长550mm，与步骤（9）打磨后的钢板一同用丙酮清洗后在咬入端进行铆接后，进行冷轧复合；
（11）冷轧复合
冷轧复合采用二辊轧机，首道次下压量为7.7mm，变形量50%，以形成良好的机械结合的高锡铝合金-钢复合板；
（12）扩散退火
高锡铝合金-钢复合板的机械结合不够牢固，需要扩散退火使界面形成冶金结合，退火温度500℃，退火时间2h，炉冷至200℃后开炉，得到高锡铝合金-钢复合板成品；
（13）裁切
按照轴瓦规格裁切所得到的高锡铝合金-钢复合板。
对以上方法所制备的高锡铝合金-钢复合板进行检测，其结果为：Sn含量49.17%～51.92%，Fe：0.096%，Mn：＜0.010%，Si：0.037%；高锡铝合金板厚3.4mm～3.5mm，覆铝层厚度0.2mm～0.3mm；复合板厚度7.7mm～7.9mm；间接法测得结合强度60.2MPa，断粘结面；直接法测得结合强度54MPa，剪切强度79MPa。
实施例3
大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法，包括如下步骤：
（1）合金熔炼
铝锭选用99.7wt%Al，锡锭选用99.99wt%Sn，Cu以中间合金AlCu50的形式加入；锡锭和铝锭锯切成小块，每块重量不超过0.5kg，AlCu50中间合金每块重量不超过0.1kg；采用电阻炉和300#石墨坩埚进行熔炼，将石墨坩埚加热至450℃，然后加入铝锭，升温至720℃使铝锭全部熔化，加入AlCu50中间合金；之后将熔体温度降至700℃，分批加入预热的锡锭，每次加入锡锭后充分搅拌，温度控制在700℃，精炼扒渣后开始浇铸；
（2）板坯浇铸
采用水冷金属模进行板坯浇铸，板坯采用立式浇铸，规格为25mm×200mm×190mm，水冷金属模模具外壁设置水冷通道，进水管接循环冷却水，模具内表面喷涂脱模剂，每次浇铸之前对石墨坩埚内的熔体充分搅拌，并将浇铸温度控制在700℃；
（3）初轧
将所获得的板坯铣面至20mm×195mm×160mm后进行初轧，以板材边部不开裂为准，共轧制6道次，下压量依次为1.5mm、1.5mm、1.5mm、1.5mm、1mm、1mm，道次变形量分别为7.5%、8.1%、8.8%、9.7%、7.1%、7.7%，将板坯由20mm轧制到12mm，得到高锡铝初轧板；
（4）退火
采用带循环风的干燥箱对步骤（3）所得的12mm的高锡铝初轧板进行退火，退火温度300℃，退火时间1h，退火后空冷，采用砂带机和P40砂带打磨表面后待用；
（5）覆铝轧制
采用1mm的纯铝板进行覆铝，纯铝板退火温度400℃，退火时间2h，退火后空冷，采用手动不锈钢抛光轮打磨铝板待复合面，直到铝板均匀失去金属光泽为止，除去铝板表面铝屑，用丙酮清洗后与经步骤（4）处理后的高锡铝初轧板在咬入端铆接，然后采用二辊轧机轧制，首道次轧制变形量45%；
（6）退火→冷轧→退火
首道次覆铝轧制后高锡铝初轧板厚度为7.7mm，先进行退火，退火温度300℃，退火时间1h，退火后空冷，再进行4道次轧制，得到高锡铝合金覆铝板；下压量依次为1.1mm、1.1mm、1mm、1mm，变形量依次为14.3%、16.7%、18.2%、22.2%，以板材边部不开裂为准，并在每2道次轧制后退火一次；最终高锡铝合金覆铝板总厚度为3.4mm～3.5mm，覆铝层厚度为0.3mm～0.4mm；
（7）表面打磨
采用手动不锈钢抛光轮打磨高锡铝合金覆铝板待复合表面，打磨后板厚3.2mm～3.4mm；
（8）钢板退火
钢板选用10号优质碳素结构钢热轧板，厚度为12mm，钢板裁切为200mm×800mm的条带后进行退火，退火温度930℃，退火时间2h，升温速率≤300℃/h，退火后炉冷，炉温低于500℃后打开炉门冷却；
（9）钢板表面打磨
采用砂带机和P40砂带打磨退火处理后的钢板表面，直至露出光亮新鲜金属，并除去表面碎屑；
（10）与高锡铝合金覆铝板铆接
将步骤（7）处理后的高锡铝合金覆铝板裁切为宽180mm，长550mm，与步骤（9）打磨后的钢板一同用丙酮清洗后在咬入端进行铆接后，进行冷轧复合；
（11）冷轧复合
冷轧复合采用二辊轧机，首道次下压量为6.9mm，变形量45%，以形成良好的机械结合的高锡铝合金-钢复合板；
（12）扩散退火
高锡铝合金-钢复合板的机械结合不够牢固，需要扩散退火使界面形成冶金结合，退火温度400℃，退火时间5h，炉冷至200℃后开炉，得到高锡铝合金-钢复合板成品；
（13）裁切
按照轴瓦规格裁切所得到的高锡铝合金-钢复合板。
对以上方法所制备的高锡铝合金-钢复合板进行检测，其结果为：Sn含量38.14%～39.02%，Fe：0.065%，Mn：＜0.010%，Si：0.039%；高锡铝合金板厚3.4mm～3.5mm，覆铝层厚度0.23mm～0.33mm；复合板厚度8.3mm～8.5mm；间接法测得结合强度62MPa，断粘结面；直接法测得结合强度55MPa，剪切强度77MPa。
实施例4
大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法，包括如下步骤：
（1）合金熔炼
铝锭选用99.7wt%Al，锡锭选用99.99wt%Sn，Cu以中间合金AlCu50的形式加入；锡锭和铝锭锯切成小块，每块重量不超过0.5kg，AlCu50中间合金每块重量不超过0.1kg；采用电阻炉和300#石墨坩埚进行熔炼，将石墨坩埚加热至450℃，然后加入铝锭，升温至720℃使铝锭全部熔化，加入AlCu50中间合金；之后将熔体温度降至690℃，分批加入预热的锡锭，每次加入锡锭后充分搅拌，温度控制在690℃，精炼扒渣后开始浇铸；
（2）板坯浇铸
采用水冷金属模进行板坯浇铸，板坯采用立式浇铸，规格为25mm×200mm×190mm，水冷金属模模具内表面喷涂脱模剂，每次浇铸之前对石墨坩埚内的熔体充分搅拌，并将浇铸温度控制在690℃；
（3）初轧
将所获得的板坯铣面至20mm×195mm×160mm后进行初轧，以板材边部不开裂为准，共轧制5道次，每道次下压量为2mm、2mm、1.5mm、1.5mm、1mm，道次变形量分别为10%、11.1%、9.4%、10.3%、7.7%，将板坯由20mm轧制到12mm，得到高锡铝初轧板；
（4）退火
采用带循环风的干燥箱对步骤（3）所得的12mm的高锡铝初轧板进行退火，退火温度320℃，退火时间4h，退火后空冷，采用砂带机和P40砂带打磨表面后待用；
（5）覆铝轧制
采用1.2mm的纯铝板进行覆铝，纯铝板退火温度500℃，退火时间2h，退火后空冷，采用手动不锈钢抛光轮打磨铝板待复合面，直到铝板均匀失去金属光泽为止，除去铝板表面铝屑，用丙酮清洗后与经步骤（4）处理后的高锡铝初轧板在咬入端铆接，然后采用二辊轧机轧制，首道次轧制变形量55%；
（6）退火→冷轧→退火
首道次覆铝轧制后高锡铝初轧板厚度为6.5mm，先进行退火，退火温度320℃，退火时间4h，退火后空冷，再进行3道次轧制，得到高锡铝合金覆铝板；下压量依次为1.3mm、1.2mm、1mm，变形量依次为20%、23.1%、25%，以板材边部不开裂为准，并在每2道次轧制后退火一次；最终高锡铝合金覆铝板总厚度为2.9mm～3.1mm，覆铝层厚度为0.25mm～0.35mm；
（7）表面打磨
采用手动不锈钢抛光轮打磨高锡铝合金覆铝板待复合表面，打磨后板厚2.8mm～3.0mm；
（8）钢板退火
钢板选用08Al优质碳素结构钢热轧板，厚度为12mm，钢板裁切为200mm×700mm的条带后进行退火，退火温度850℃，退火时间5h，升温速率≤300℃/h，退火后炉冷，炉温低于500℃后打开炉门冷却；
（9）钢板表面打磨
采用砂带机和P40砂带打磨退火处理后的钢板表面，直至露出光亮新鲜金属，并除去表面碎屑；
（10）与高锡铝合金覆铝板铆接
将步骤（7）处理后的高锡铝合金覆铝板裁切为宽180mm，长500mm，与步骤（9）打磨后的钢板一同用丙酮清洗后在咬入端进行铆接后，进行冷轧复合；
（11）冷轧复合
冷轧复合采用二辊轧机，首道次下压量为6mm，变形量40%，以形成良好的机械结合的高锡铝合金-钢复合板；
（12）扩散退火
高锡铝合金-钢复合板的机械结合不够牢固，需要扩散退火使界面形成冶金结合，退火温度450℃，退火时间3h，炉冷至200℃后开炉，得到高锡铝合金-钢复合板成品；
（13）裁切
按照轴瓦规格裁切所得到的高锡铝合金-钢复合板。
对以上方法所制备的高锡铝合金-钢复合板进行检测，其结果为：Sn含量46.57%～47.82%，Fe：0.071%，Mn：＜0.010%，Si：0.041%；高锡铝合金板厚2.9mm～3.1mm，覆铝层厚度0.25mm～0.35mm；复合板厚度8.9mm～9.1mm；间接法测得结合强度60MPa，断粘结面；直接法测得结合强度56MPa，剪切强度83MPa。
对利用本发明所制得的高锡铝合金-钢复合板采用以下检测方法进行检测：
（1）采用光谱法ICP进行Sn、Cu、Fe、Si、Mn元素的化学成分分析；
（2）采用两种方法测试复合板的粘结强度：间接法和直接法，间接法参照《GB/T8642-2002 热喷涂 抗拉结合强度的测定》，若断裂部位为铝钢界面，则结合强度为界面的结合强度；若断裂部位为粘结面，则界面结合强度大于测量值；直接法参照《GB/T 6396-2008 复合钢板力学及工艺性能试验方法》；
（3）复合板的剪切强度测试参照《GB/T 6396-2008 复合钢板力学及工艺性能试验方法》；
（4）金相组织分析参照《GB/T 13298-1991 金属显微组织检验方法》。
检测结果如下：
（1）制备的高锡铝合金-钢复合板Sn含量35%～42%和45%～52%；
（2）铝锡合金层中杂质元素Fe、Si、Mn均小于0.1%；
（3）钢背材料为08Al、10号碳钢，含碳量提高至0.13%；
（4）高锡铝合金-钢复合板厚度可达12mm，宽度可达180mm；
（5）间接法测得复合板粘结强度达64.8MPa，断粘结面；
（6）直接法测得复合板粘结强度达58MPa；
（7）复合板剪切强度达86MPa。

Claims (8)

1.大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：在石墨坩埚中将铝锭熔化，再加入AlCu50中间合金，待熔体温度降至690℃～710℃时，分批加入预热的锡锭，每次加入锡锭后充分搅拌，并将熔体温度控制在690℃～710℃，精炼扒渣后得到待浇铸的合金液；
步骤二：将步骤一得到的合金液浇铸在水冷金属模中成型并脱模，得到板坯，在浇铸的过程中，每次浇铸前对石墨坩埚内的熔体充分搅拌，并控制浇铸温度在690℃～710℃；
步骤三：将步骤二得到的板坯铣面后进行初轧，以板材边部不开裂为准，经多道次轧制得到高锡铝初轧板；
步骤四：对步骤三得到的高锡铝初轧板进行退火处理，退火后空冷，并打磨表面待用；
步骤五：将纯铝板进行退火处理，退火后空冷，并将纯铝板的待复合面打磨至失去金属光泽，再除去表面铝屑，清洗后覆在步骤四经打磨的高锡铝初轧板表面，并在咬入端铆接后，送入轧机进行覆铝轧制得到高锡铝合金，控制覆铝轧制首道次轧制变形量为35%～55%；
步骤六：在首道次覆铝轧制后，对高锡铝合金进行退火，退火后空冷，再进行轧制，得到高锡铝合金覆铝板，每道次轧制变形量不超过25%，以板材边部不开裂为准，并在板材边部临近开裂之前进行退火后再进行轧制；
步骤七：对步骤六得到的高锡铝合金覆铝板进行打磨并清洗，备用；
步骤八：将裁切后的钢板进行退火处理，退火后炉冷，炉温低于500℃后打开炉门冷却；
步骤九：对步骤八处理后的钢板进行打磨，除去钢板表面碎屑后进行清洗，并与步骤七处理后的高锡铝合金覆铝板在咬入端进行铆接后，进行冷轧复合，形成机械结合的高锡铝合金-钢复合板；
步骤十：将步骤九机械结合的高锡铝合金-钢复合板进行扩散退火以在界面形成冶金结合，退火后炉冷至200℃，开炉即可得到高锡铝合金-钢复合板成品。
2.根据权利要求1所述的大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法，其特征在于：所述铝锭选用99.7wt%Al，锡锭选用99.99wt%Sn，铝锭和锡锭锯切成小块，每块重量不超过0.5kg，AlCu50中间合金每块重量不超过0.1kg。
3.根据权利要求1所述的大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法，其特征在于：在步骤三中每道次轧制的变形量不超过12%。
4.根据权利要求1所述的大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法，其特征在于：在所述步骤四和步骤六中，退火条件是：退火温度300℃～350℃，退火时间1h～4h。
5.根据权利要求1所述的大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法，其特征在于：在步骤五中，退火的条件是：退火温度400℃～500℃，退火时间2h～5h。
6.根据权利要求1所述的大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法，其特征在于：在步骤八中，钢板的退火条件是：退火温度750℃～930℃，退火时间2h～5h，升温速率≤300℃/h。
7.根据权利要求1所述的大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法，其特征在于：所述扩散退火的条件是：退火温度400℃～500℃，退火时间1h～5h。
8.根据权利要求1所述的大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法，其特征在于：在所述步骤五和步骤七中，采用不锈钢抛光轮进行打磨。
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