[发明专利]半固态Al-20Sn-1Cu轴承合金的制备方法

说明书

 

技术领域

   本发明属于合金铸铁铸造技术领域，具体涉及一种半固态Al-20Sn-1Cu轴承合金的制备方法。

 

背景技术

价格便宜、具有低的摩擦因数和高的耐磨性能的轴承合金在工业中具有广泛的需求。铝基互不溶材料就是一种广泛应用的轴承合金，包括A1-Sn和Al-Sb合金。其中，高Sn的Al-Sn合金虚用的较为广泛，典型的有A1-2 0Sn-1 Cu。Sn在A1中的固溶度非常小，而且两者存在很大的密度差，因此在凝固过程中，共晶Sn会由于Stocks和Marangoni机理容易在粗大的枝晶间或晶界产生偏析。另外，由于该合金的凝固温度范围较大，因此容易在铸件中产生缩松和气孔。在实际的生产中，铸态组织必须进行大的变形处理来达到细化晶粒、改善均匀性和消除缩松和气孔的作用。为了减轻共晶Sn的偏析，研究者采用了电磁铸造等多种方法，但是铸件中仍然存在非常不均匀的微观组织和孔隙。有研究者采用高能超声振动来阻止Sn的聚合，从而分散相。最近，德国开发了一种新型的铸造技术“strip casting process”。在波兰，采用连续或半连续结合机械形变来制备A1-Sn合金。但是，合金必须进行后续的变形处理来获得良好的组织。其他的研究方法还有利用电场和磁场、快速凝固、搅拌铸造、粉末冶金和雾化喷射沉积。

半固态加工技术是一种成形技术，已经被应用于铝合金和镁合金的制备中。

 

发明内容

为了克服现有技术领域存在的上述问题，本发明的目的在于，提供一种半固态Al-20Sn-1Cu轴承合金的制备方法。

本发明提供的半固态Al-20Sn-1Cu轴承合金的制备方法，该法是近年来发展的一项制备半固态Al-20Sn-1Cu轴承合金的制备，按其原理也可归于铸造法。合金首先在电阻炉中熔炼，然后将合金液倒人半固态浆料制备装置中。合金浆料采用机械搅拌。通过控制合金液的温度，半固态浆料中的固相率可以得到准确的控制。然后将半固态浆料压铸成形。试样为6.3 mm×60 mm圆棒。热处理在误差为正负1K的电阻炉中进行，温度为623 K，时间为1h，然后空冷至室温。从圆棒上截取微观组织试样，经常规研磨后，采用粒度为lnm的抛光液抛光。然后在JEOL JSM 630IF型扫描电子显微镜上观察微观组织，同时采用LINKISIS能谱分析合金成分。

本发明提供的半固态Al-20Sn-1Cu轴承合金的制备方法，其有益效果在于：获得的铸件组细小，分布均匀，没有可见的气孔和松孔，性能得到提高。

 

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明提供半固态Al-20Sn-1Cu轴承合金的制备方法，进行详细的说明。

实施例一

合金首先在电阻炉中熔炼，然后将合金液倒人半固态浆料制备装置中。合金浆料采用机械搅拌。通过控制合金液的温度，半固态浆料中的固相率可以得到准确的控制。然后将半固态浆料压铸成形。试样为6.3 mm×60 mm圆棒。热处理在误差为士1K的电阻炉中进行，温度为623 K，时间为1h，然后空冷至室温。从圆棒上截取微观组织试样，经常规研磨后，采用粒度为lnm的抛光液抛光。然后在JEOL JSM 630IF型扫描电子显微镜上观察微观组织，同时采用LINKISIS能谱分析合金成分。

Al-Sn合金是一种偏晶合金，或者称为互不溶合金。在其凝固过程中，存在一个两液相共存的温度区间。此间，液相会由于Stock's和Marangoni运动的作用发生相分离。当开始凝固时，其中的高熔点相开始形核，以“液滴”形式析出，并且由于表面张力的作用产生分离。因此，为了获得均匀的铸态组织，液态时就必须使合金均匀混合，而在凝固的过程中，必须使均匀混合的液相保持稳定。

半固态技术成功地应用于Al-Sn轴承合金的制备，获得的试样组织均匀、细小，球形的初生a-AI相尺寸约为50 μm，二次a-AI相尺寸约为10μ m，共品Sn相细小，在基体中呈网状均匀分布，在晶界没有气孔和缩松。经过623 K热处理1 h，网状共晶Sn相变为弥散的颗粒状。