CN114293075A

CN114293075A - 一种用于薄壁轴瓦的铝锌硅铅合金及合金薄板制备方法

Info

Publication number: CN114293075A
Application number: CN202111360758.2A
Authority: CN
Inventors: 孙建军; 王德升; 王鹏云
Original assignee: 725th Research Institute of CSIC
Current assignee: 725th Research Institute of CSIC
Priority date: 2021-11-17
Filing date: 2021-11-17
Publication date: 2022-04-08
Anticipated expiration: 2041-11-17
Also published as: CN114293075B

Abstract

一种用于薄壁轴瓦的铝锌硅铅合金，该合金的化学成分按重量百分比包括：Zn：4.2～5.3%、Si：1.2～1.9%、Cu：0.9～1.3%、Mg：0.01～0.65%、Pb：0.60～1.3%、Ti：0.01～0.3%、Fe：≤0.05%，其余杂质元素单个含量≤0.05%，杂质元素总含量≤0.15%，余量为Al，根据上述铝锌硅铅合金制备合金薄板的方法，对合金锭坯进行均匀化退火处理，机加工去除表层缺陷，然后进行热轧和冷轧。本发明提升了铝锌硅铅合金的性能，并且通过合理设计合金成分、优化热处理工艺、调整轧制工艺等手段，能够制备出硬度≥HV80的冷轧态合金薄板，并且有效避免薄板轧制过程中易出现的开口、裂边、鼓包等缺陷，保证合金薄板的内部质量，可满足薄壁轴瓦国产化对合金材料的选材需求。

Description

一种用于薄壁轴瓦的铝锌硅铅合金及合金薄板制备方法

技术领域

本发明涉及薄壁轴瓦合金材料领域，尤其涉及一种用于薄壁轴瓦的铝锌硅铅合金及合金薄板制备方法。

背景技术

轴瓦承载轴颈所施加的作用力，称为发动机的“保险丝”，当出现负荷过大、温度过高、润滑油存在杂质和黏度异常等情况时，轴瓦会出现烧瓦现象，进而保护发动机避免严重受损。滑动轴承材料是制造轴瓦、轴套等零件的材料，这些零件是直接与轴或轴颈配合的摩擦偶件。滑动轴承材料必须具有良好的减摩性、耐磨性、嵌藏性、顺应性、耐腐蚀性及足够的承载能力，以减小摩擦磨损，延长轴承的使用寿命。

现有薄壁轴瓦通常由三层结构组成：钢背+合金层+表面承载层，合金层通常采用铝合金、铜合金等，铝基轴承合金因具有质轻、比强度和抗疲劳强度高及良好的表面性能及耐腐蚀性能，且资源丰富、价格低廉，已成为高速高载柴油机薄壁轴瓦的主导材料。目前我国现有的薄壁轴瓦合金材料的性能不足，制备工艺不够成熟，导致高速柴油机用铝合金轴瓦严重依赖进口，因此实现轴瓦材料的国产自主保障具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于薄壁轴瓦的铝锌硅铅合金及合金薄板制备方法，提升铝锌硅铅合金的性能，保证合金薄板的质量。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于薄壁轴瓦的铝锌硅铅合金，该合金的化学成分按重量百分比包括：Zn：4.2～5.3%、Si：1.2～1.9%、Cu：0.9～1.3%、Mg：0.01～0.65%、Pb：0.60～1.3%、Ti：0.01～0.3%、Fe：≤0.05%，其余杂质元素单个含量≤0.05%，杂质元素总含量≤0.15%，余量为Al。

优选的，该合金的化学成分按重量百分比包括：Zn：5.20%、Si：1.78%、Cu：1.20%、Mg：0.617%、Pb：0.62%、Ti：0.12%、Fe：0.020%。

优选的，该合金的化学成分按重量百分比包括：Zn：4.95%、Si：1.80%、Cu：1.21%、Mg：0.618%、Pb：1.06%、Ti：0.13%、Fe：0.024%。

优选的，该合金的化学成分按重量百分比包括：Zn：5.17%、Si：1.77%、Cu：1.24%、Mg：0.594%、Pb：1.20%、Ti：0.128%、Fe：0.022%。

优选的，该合金的化学成分按重量百分比包括：Zn：4.91%、Si：1.60%、Cu：1.09%、Mg：0.53%、Pb：1.19%、Ti：0.12%、Fe：0.022%。

根据上述铝锌硅铅合金制备合金薄板的方法，所述合金薄板的厚度为1.5mm～2.5mm，硬度≥HV80，包括以下步骤：

步骤一、根据合金的化学成分，称取Al99.99铝锭、Zn99.95锌锭、Mg99.95镁锭、Pb99.99铅锭、AlSi20中间合金、AlCu50中间合金和AlTi5中间合金作为原料，制备成铝锌硅铅合金锭坯；

步骤二、对铝锌硅铅合金锭坯进行均匀化退火处理，退火工艺为加热至490℃，保温2h，然后加热至510℃，保温6h；

步骤三、机加工去除铝锌硅铅合金锭坯的表层2mm～5mm，以去除表层缺陷；

步骤四、将铝锌硅铅合金锭坯加热至300～350℃，保温1～2h，然后进行热轧，每道次变形量为10%～15%，得到厚度6mm～7mm的铝锌硅铅合金厚板；

步骤五、将铝锌硅铅合金厚板加热至300～350℃，保温6～10h，冷却至室温后进行冷轧，每道次变形量为10%～15%，得到厚度1.5mm～2.5mm的铝锌硅铅合金薄板。

优选的，步骤四中，将铝锌硅铅合金锭坯加热至300℃，保温1h，热轧每道次变形量为15%；步骤五中，将铝锌硅铅合金厚板加热至300℃，保温8h，冷却至室温后进行冷轧，冷轧每道次变形量为13%。

优选的，步骤四中，将铝锌硅铅合金锭坯加热至350℃，保温1h，热轧每道次变形量为15%；步骤五中，将铝锌硅铅合金厚板加热至350℃，保温8h，冷却至室温后进行冷轧，冷轧每道次变形量为13%。

优选的，步骤四中，将铝锌硅铅合金锭坯加热至300℃，保温1h，热轧每道次变形量为15%；步骤五中，将铝锌硅铅合金厚板加热至350℃，保温8h，冷却至室温后进行冷轧，冷轧每道次变形量为10%。

优选的，步骤四中，将铝锌硅铅合金锭坯加热至300℃，保温1h，热轧每道次变形量为10%；步骤五中，将铝锌硅铅合金厚板加热至350℃，保温8h，冷却至室温后进行冷轧，冷轧每道次变形量为15%。

根据上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明的铝锌硅铅合金合理限定了Zn、Si、Cu、Mg、Pb、Ti、Fe的含量，提升了铝锌硅铅合金的性能，可满足薄壁轴瓦对铝合金材料的性能需求，通过合理设计合金成分、优化热处理工艺、调整轧制工艺等手段，能够制备出硬度≥HV80的冷轧态合金薄板，并且有效避免薄板轧制过程中易出现的开口、裂边、鼓包等缺陷，保证合金薄板的内部质量，可满足薄壁轴瓦国产化对铝合金材料的选材需求。

具体实施方式

一种用于薄壁轴瓦的铝锌硅铅合金，该合金的化学成分按重量百分比包括：Zn：4.2～5.3%、Si：1.2～1.9%、Cu：0.9～1.3%、Mg：0.01～0.65%、Pb：0.60～1.3%、Ti：0.01～0.3%、Fe：≤0.05%，其余杂质元素单个含量≤0.05%，杂质元素总含量≤0.15%，余量为Al。

根据上述铝锌硅铅合金制备合金薄板的方法，制备出的合金薄板的厚度为1.5mm～2.5mm，硬度≥HV80，包括以下步骤：

实施例1：

（1）本实施例提供的一种薄壁轴瓦用铝锌硅铅合金，由以下组分（质量百分数）组成：Zn：5.20%、Si：1.78%、Cu：1.20%、Mg：0.617%、Pb：0.62%、Ti：0.12%、Fe：0.020%。

（2）铝合金锭坯经490℃×2h+510℃×6h均匀化热处理后，铣去表层3mm，将锭坯加热至300℃保温1h后热轧，热轧道次变形量15%，热轧后板材厚度7mm。将热轧后的板材进行300℃×8h热处理，冷却至室温后进行冷轧，冷轧每道次变形量13%，冷轧板材厚度2.5mm，冷轧态板材硬度HV80.7。

实施例2：

（1）本实施例提供的一种薄壁轴瓦用铝锌硅铅合金，由以下组分（质量百分数）组成：Zn：4.95%、Si：1.80%、Cu：1.21%、Mg：0.618%、Pb：1.06%、Ti：0.13%、Fe：0.024%。

（2）铝合金锭坯经490℃×2h+510℃×6h均匀化热处理后，铣去表层2mm，将锭坯加热至350℃保温1h后热轧，热轧道次变形量15%，热轧后板材厚度7mm。将热轧后的板材进行350℃×8h热处理，冷却至室温后进行冷轧，冷轧每道次变形量15%，冷轧板材厚度2.0mm，冷轧态板材硬度HV81.9。

实施例3：

（1）本实施例提供的一种薄壁轴瓦用铝锌硅铅合金，由以下组分（质量百分数）组成：Zn：5.17%、Si：1.77%、Cu：1.24%、Mg：0.594%、Pb：1.20%、Ti：0.128%、Fe：0.022%。

（2）铝合金锭坯经490℃×2h+510℃×6h均匀化热处理后，铣去表层5mm，将锭坯加热至300℃保温1h后热轧，热轧道次变形量15%，热轧后板材厚度7mm。将热轧后的板材进行350℃×8h热处理，冷却至室温后进行冷轧，冷轧每道次变形量10%，冷轧板材厚度1.8mm，冷轧态板材硬度HV84.5。

实施例4：

（1）本实施例提供的一种薄壁轴瓦用铝锌硅铅合金，由以下组分（质量百分数）组成：Zn：4.91%、Si：1.60%、Cu：1.09%、Mg：0.53%、Pb：1.19%、Ti：0.12%、Fe：0.022%。

（2）铝合金锭坯经490℃×2h+510℃×6h均匀化热处理后，铣去表层3mm，将锭坯加热至300℃保温1h后热轧，热轧每道次变形量10%，热轧后板材厚度6mm。将热轧后的板材进行350℃×8h热处理，冷却至室温后进行冷轧，冷轧每道次变形量15%，冷轧板材厚度1.6mm，冷轧态板材硬度HV82.3。

Claims

1.一种用于薄壁轴瓦的铝锌硅铅合金，其特征在于：该合金的化学成分按重量百分比包括：Zn：4.2～5.3%、Si：1.2～1.9%、Cu：0.9～1.3%、Mg：0.01～0.65%、Pb：0.60～1.3%、Ti：0.01～0.3%、Fe：≤0.05%，其余杂质元素单个含量≤0.05%，杂质元素总含量≤0.15%，余量为Al。

2.根据权利要求1所述的一种用于薄壁轴瓦的铝锌硅铅合金，其特征在于：该合金的化学成分按重量百分比包括：Zn：5.20%、Si：1.78%、Cu：1.20%、Mg：0.617%、Pb：0.62%、Ti：0.12%、Fe：0.020%。

3.根据权利要求1所述的一种用于薄壁轴瓦的铝锌硅铅合金，其特征在于：该合金的化学成分按重量百分比包括：Zn：4.95%、Si：1.80%、Cu：1.21%、Mg：0.618%、Pb：1.06%、Ti：0.13%、Fe：0.024%。

4.根据权利要求1所述的一种用于薄壁轴瓦的铝锌硅铅合金，其特征在于：该合金的化学成分按重量百分比包括：Zn：5.17%、Si：1.77%、Cu：1.24%、Mg：0.594%、Pb：1.20%、Ti：0.128%、Fe：0.022%。

5.根据权利要求1所述的一种用于薄壁轴瓦的铝锌硅铅合金，其特征在于：该合金的化学成分按重量百分比包括：Zn：4.91%、Si：1.60%、Cu：1.09%、Mg：0.53%、Pb：1.19%、Ti：0.12%、Fe：0.022%。

6.根据权利要求1所述的铝锌硅铅合金制备合金薄板的方法，所述合金薄板的厚度为1.5mm～2.5mm，硬度≥HV80，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种制备合金薄板的方法，其特征在于：步骤四中，将铝锌硅铅合金锭坯加热至300℃，保温1h，热轧每道次变形量为15%；步骤五中，将铝锌硅铅合金厚板加热至300℃，保温8h，冷却至室温后进行冷轧，冷轧每道次变形量为13%。

8.根据权利要求6所述的一种制备合金薄板的方法，其特征在于：步骤四中，将铝锌硅铅合金锭坯加热至350℃，保温1h，热轧每道次变形量为15%；步骤五中，将铝锌硅铅合金厚板加热至350℃，保温8h，冷却至室温后进行冷轧，冷轧每道次变形量为13%。

9.根据权利要求6所述的一种制备合金薄板的方法，其特征在于：步骤四中，将铝锌硅铅合金锭坯加热至300℃，保温1h，热轧每道次变形量为15%；步骤五中，将铝锌硅铅合金厚板加热至350℃，保温8h，冷却至室温后进行冷轧，冷轧每道次变形量为10%。

10.根据权利要求6所述的一种制备合金薄板的方法，其特征在于：步骤四中，将铝锌硅铅合金锭坯加热至300℃，保温1h，热轧每道次变形量为10%；步骤五中，将铝锌硅铅合金厚板加热至350℃，保温8h，冷却至室温后进行冷轧，冷轧每道次变形量为15%。