[发明专利]具有复合微观结构的耐磨合金

说明书

具有复合微观结构的耐磨铝合金可以包括约19～27wt％范围的锌(Zn)、约3～5wt％范围的锡(Sn)、约0.6～2.0wt％范围的铁(Fe)和余量的铝(Al)。

技术领域

本发明涉及一种用于可能需要耐磨性和自润滑性的车辆部件中的铝合金以及制备该铝合金的方法。特别地，提供一种具有复合微观结构的铝合金，其可以包括耐磨硬颗粒和自润滑软颗粒。

背景技术

作为用于汽车部件的耐磨铝合金，通常使用过共晶铝-铁(Al-Fe)合金，其含有约13.5wt％至约18wt％、或特别地约12wt％或更高的硅(Si)和约2wt％至约4wt％的铜(Cu)。由于该常规过共晶Al-Fe合金具有含有初生固相硅(Si)颗粒的微观结构，因此相比于纯Al-Fe合金，其可以具有改善的耐磨性，因而其通常可以用于需要耐磨性的车辆部件中，例如换挡叉、后盖、防波板(swash plate)等。

商用合金的例子可以包括R14合金(Ryobi Corporation，Japan)、与R14合金类似的K14合金、以及用于整块或者铝衬里的A390合金。

然而，由于这样的过共晶合金包括大量的硅(Si)，其可铸性可能劣化；调节硅颗粒的尺寸和分布可能较困难；并且它们的耐冲击性可能降低。另外，由于它们是特别开发的合金，制造成本可能高于其它铝合金。

同时，Al-Sn合金可以是用于车辆部件的自润滑铝合金的另一个例子。由于Al-Sn合金包含约8wt％至约15wt％的锡(Sn)，因此自润滑锡(Sn)软颗粒可以形成为具有微观结构，从而降低摩擦。因此，该Al-Sn合金可以用作高摩擦接触界面中使用的金属轴承的基材。然而，该Al-Sn合金可能具有约150MPa或更低的降低的强度，虽然其强度可以通过硅(Si)含量增强。因此，该Al-Sn合金可能不能用于车辆的结构部件。

以上提供为本发明的相关技术的描述仅用于帮助理解本发明的背景，而不应该被理解为包括在本领域技术人员已知的相关技术中。

发明内容

因此，本发明可以提供用于解决上述问题的技术方案。具体地，本发明提供一种具有复合微观结构的新型高强度耐磨铝合金，该微观结构可以同时包含硬颗粒和软颗粒。因此，该新型合金可以同时具有来自于过共晶Al-Fe合金的耐磨性和来自于Al-Sn合金的自润滑性。

在本发明一个示例性实施方式中，具有复合微观结构的耐磨铝合金可以包括：约19～27wt％范围的锌(Zn)；约3～5wt％范围的锡(Sn)；约0.6～2.0wt％范围的铁(Fe)；和余量的铝(Al)。该耐磨合金还可以包括约1～3wt％范围的铜(Cu)。该耐磨合金还可以包括约0.3～0.8wt％范围的镁(Mg)。另外，该耐磨合金还可以包括约1～3wt％范围的铜(Cu)和约0.3～0.8wt％范围的镁(Mg)。

在本发明的另一示例性实施方式中，具有复合微观结构的耐磨铝合金可以包括：约19～27wt％范围的锌(Zn)；约3～5wt％范围的铋(Bi)；约0.6～2.0wt％范围的铁(Fe)；和余量的铝(Al)。

应该理解的是，除非另外指明，本文公开的合金组分的重量百分比基于合金的总重量。

本发明还提供基本上由所公开的材料组成，或由所公开的材料组成的上述合金。例如，提供一种合金，其基本上由以下组成，或由以下组成：19～27wt％的锌(Zn)，3～5wt％的锡(Sn)，0.6～2.0wt％的铁(Fe)，1～3wt％的铜(Cu)和余量的铝(Al)。在另一方面，提供一种合金，其基本上由以下组成，或由以下组成：19～27wt％的锌(Zn)，3～5wt％的锡(Sn)，0.6～2.0wt％的铁(Fe)，1～3wt％的铜(Cu)，0.3～0.8wt％的镁和余量的铝(Al)。在又一方面，提供一种合金，其基本上由以下组成，或由以下组成：9～27wt％的锌(Zn)，3～5wt％的铋(Bi)，0.6～2.0wt％的铁(Fe)，和余量的铝(Al)。