自潤滑高耐磨鋁硅合金材料及制備工藝研究.pdf

1、隨著中國加入WTO，汽車工業(yè)為適應(yīng)全球發(fā)展規(guī)劃，對于汽車零件的機械性能、表面質(zhì)量，成形精度和生產(chǎn)效率有了更高要求，而對生產(chǎn)成本又要限制更苛刻。雙向斜板是汽車空調(diào)壓縮機中驅(qū)動活塞往返，實現(xiàn)致冷壓縮的一個關(guān)鍵零件。該零件不僅確保在高速旋轉(zhuǎn)下有足夠的強度，而且其斜面必須具備很好的耐磨性能和減磨性(低磨擦系數(shù))。 人們在綜合提高耐磨性及減磨性(減小摩擦系數(shù))方面的努力一直沒有中斷過。含Bi過共晶鋁硅合金就是人們尋找到的一類合金。該合金在

2、其組織中存在有初生硅晶體硬質(zhì)點，這種在鋁基體上分布著許多硅晶體硬質(zhì)點，具有很好的耐磨性；另一方面含鉍相在摩擦過程中能部分融出，降低材料表面的摩擦系數(shù)。因此這種材料具有很好的減磨性及使用壽命，成為制斜板類零件的較理想的選用材料。但是高含量的鉍和硅也給該合金的熔鑄工藝帶來了很大的難度，鉍和硅的形態(tài)與分布的控制成為了掌握該合金的關(guān)鍵技術(shù)。 本論文的目的就是在于開發(fā)研制一種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高耐磨性與優(yōu)異減磨性兼顧的自潤滑高耐磨過共晶鋁

3、硅合金新型合金，并攻克熔煉該合金的關(guān)鍵技術(shù)，解決鉍和硅的形態(tài)與分布的控制。本文對自潤滑高耐磨過共晶鋁硅合金材料及制備工藝的進行了系統(tǒng)的分析。研究了試驗制備自潤滑高耐磨過共晶鋁硅合金的最佳成分配比及其熔煉工藝，并對于該合金的綜合性能尤其是摩擦性能進行對比的分析，取得了規(guī)律性認識。 通過研究本論文得到以下結(jié)論： 1.快的冷卻速度和P+Sr+RE復合變質(zhì)是控制Si相的關(guān)鍵。2.高的冷卻速度是控制Bi相的關(guān)鍵。鑄件凝固過程中，冷

4、卻速度越大，固相所形成的樹枝網(wǎng)絡(luò)越密集。富鉍液體越容易被密集的固相組織所分割和支撐，從而基本消除了在凝固過程中Bi的比重偏析。 3.在摩擦過程中Bi能形成有效的潤滑膜，縮短了材料的跑合期，降低了合金在干摩擦過程中的摩擦系數(shù)，也改善了材料摩擦性能的穩(wěn)定性，同時使合金的磨損量及摩擦過程中所產(chǎn)生的摩擦熱大大降低。 4.自潤滑高耐磨過共晶鋁硅合金的最佳成分為加2％～3％Bi，16％～18％Si，3～5％Cu，Max0.5％Mn，

5、Max0.04％Mg，0.6％～0.8％Zn，Max0.5％雜質(zhì)，其余為Al。 5.熔鑄工藝的最佳方案為采用P+RE+Sr復合變質(zhì)，在760℃時澆注在銅水冷鑄型中凝固。 6.試驗合金的力學性能(抗拉強度σb為275MPa，硬度HB為128)與A390相當，高于FA2合金。試驗合金的自潤滑性和耐磨性(摩擦系數(shù)為0.3866，磨損量為0.0225g)與FA2相當，且高于A390的摩擦性能。 7.試驗合金綜合了FA2出