鋁青銅
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鋁青銅
簡(jiǎn)介
概述
含鋁量一般不超過(guò)11.5%，有時(shí)還加入適量的鐵、鎳、錳等元素，以進(jìn)一步改善性能。鋁青銅可熱處理強(qiáng)化，其強(qiáng)度比錫青銅高，抗高溫氧化性也較好。
有較高的強(qiáng)度 良好的耐磨性 用于強(qiáng)度比較高的螺桿、螺帽、銅套、密封環(huán)等，和耐磨的零部件,最突出的特點(diǎn)就是其良好的耐磨性。
為含有鐵、錳元素的鋁青銅有高的強(qiáng)度和耐磨性，經(jīng)淬火、回火后可提高硬度，有較好的高溫耐蝕性和抗氧化性在大氣、淡水和海水中抗蝕性很好，可切削性尚可，可焊接不易釬焊，熱態(tài)下壓力加工良好。我國(guó)已能量產(chǎn)。
性能鋁青銅具有許多優(yōu)良的性能。鋁青銅具有很高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，常用來(lái)制造齒輪坯料、螺紋等零件。鋁青銅具有很好的抗蝕性，因此可用來(lái)制造耐腐蝕零件，如螺旋槳、閥門等。鋁青銅在沖擊作用下不會(huì)產(chǎn)生火花，可用來(lái)制造無(wú)火花工具材料。具有優(yōu)良的導(dǎo)熱系數(shù)和穩(wěn)定的剛度，作為模具材料在拉伸、壓延不銹鋼板式換熱器時(shí)不會(huì)產(chǎn)生粘模、劃傷工件等優(yōu)點(diǎn)，已成為一種新型模具材料。鋁青銅具有形狀記憶效應(yīng)，已經(jīng)作為形狀記憶合金得到發(fā)展。鋁青銅合金價(jià)格相對(duì)便宜，成為一些昂貴金屬材料的部分替代品，如替代錫青銅、不銹鋼、鎳基合金等。正是由于鋁青銅所具有的優(yōu)良特性，越來(lái)越受到喜愛，在民用和軍事工業(yè)中起著重要的作用。
國(guó)內(nèi)常用牌號(hào)
QAL7:具有高的強(qiáng)度和彈性，在大氣、淡水、海水和某些酸中耐蝕性高，可熱、冷態(tài)壓力加工，可電焊和氣焊，不易釬焊。
用途:彈簧盒要求耐蝕的其它彈性元件。
QAL9-4:具有高的強(qiáng)度，良好的減摩性和很好的耐蝕性，可熱加工，可焊接，但不易釬焊。
用途:高強(qiáng)、耐磨零件，如軸承、軸套、齒輪、渦輪等;還可制造接管嘴、法蘭盤、扁形搖臂、支架等。
QAL10-4-4:在400℃以下具有穩(wěn)定的力學(xué)性能，有良好的減摩性，在大氣、淡水、海水中耐蝕性很好，可熱加工，可焊接，但不易釬焊。
用途:高強(qiáng)度的耐磨零件盒在400℃以下工作的零件，如軸承、軸套、齒輪、球形座、螺帽、法蘭盤等。
主要分析方法:
標(biāo)準(zhǔn)值 | 不確定度 | 單位 | |
Al | 9.03 | 0.05 | 質(zhì)量分?jǐn)?shù)(10) |
Cu | 余量 | 余量 | 質(zhì)量分?jǐn)?shù)(10) |
Fe | 0.55 | 0.01 | 質(zhì)量分?jǐn)?shù)(10) |
Mn | 2.04 | 0.04 | 質(zhì)量分?jǐn)?shù)(10) |
Ni | 0.48 | 0.01 | 質(zhì)量分?jǐn)?shù)(10) |
P | 0.0158 | 0.0005 | 質(zhì)量分?jǐn)?shù)(10) |
Pb | 0.022 | 0.002 | 質(zhì)量分?jǐn)?shù)(10) |
Si | 0.115 | 0.003 | 質(zhì)量分?jǐn)?shù)(10) |
Sn | 0.091 | 0.001 | 質(zhì)量分?jǐn)?shù)(10) |
Zn | 0.99 | 0.02 | 質(zhì)量分?jǐn)?shù)(10) |
化學(xué)成分的影響
化學(xué)成分對(duì)鋁青銅組織與性能的影響一直是關(guān)注的熱點(diǎn)之一。首先，化學(xué)成分對(duì)合金作用的好與壞并沒(méi)有一個(gè)明確的界定。如鐵加入鋁青銅中一般起到細(xì)化晶粒、減小"自發(fā)回火脆性"、提高力學(xué)性能的作用，但當(dāng)鐵含量較高時(shí)，鐵會(huì)以Fe3Al2化合物析出，使合金的機(jī)械性能變壞，因此鐵含量不應(yīng)超過(guò)5%。還有鋅元素，很多研究認(rèn)為它與基體金屬固溶后，可提高金屬的塑性，而也有研究認(rèn)為其為雜質(zhì)元素。由此看出，合金元素的作用不能一概而論。普遍認(rèn)為加入適量的合金元素可改善合金的機(jī)械性能，如加入適量的鐵形成鋁鐵青銅，加入錳形成鋁錳青銅，加入鎳形成鋁鎳青銅。其次，對(duì)于雜質(zhì)元素含量的要求還沒(méi)有一個(gè)明確的界定。正是由于化學(xué)成分的變化才使得鋁青銅的種類和應(yīng)用場(chǎng)合各不相同，研究者應(yīng)該不斷研究化學(xué)成分的影響、作用機(jī)理，進(jìn)一步擴(kuò)大鋁青銅的應(yīng)用范圍。
強(qiáng)化
通常采用一些強(qiáng)化工藝來(lái)改善鋁青銅合金組織狀態(tài)以達(dá)到所需要的使用性質(zhì)和工藝性能。鋁青銅合金的強(qiáng)化主要手段有固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化等。固溶強(qiáng)化就是將合金加熱到能使鋁、錳等合金元素全部或最大限度的溶入銅基體中形成飽和或過(guò)飽和固溶體后，淬火至室溫得到過(guò)飽和固溶體的工藝。然而，這種過(guò)飽和固溶體在室溫或較高溫度下將發(fā)生分解而析出第二相，這種析出可使合金的強(qiáng)度、硬度顯著增加，這就是時(shí)效強(qiáng)化。固溶與時(shí)效往往配合使用來(lái)改善鋁青銅合金的性能。
特種
這里主要指含鋁量在11.5%以上、15%以下的鋁青銅。除鋁外的元素組分和普通鋁青銅相差不大。因?yàn)楹X量的差異，使得特種鋁青銅有著比合金鋼更加高的強(qiáng)度和接近合金鋼的硬度。被廣泛用于力結(jié)構(gòu)件、傳動(dòng)件等。
此外，因其良好的耐腐蝕性、抗壓抗磨能力，還用于高速列車的傳動(dòng)軸齒輪。
鋁青銅焊接要點(diǎn)
焊接鋁青銅的主要困難是鋁的氧化，生成致密而難熔的Al2O3薄膜覆蓋在熔滴和熔池表面。易在焊縫中產(chǎn)生夾渣、氣孔和未熔合等缺陷。清除鋁的氧化物和防止鋁的氧化成為焊接鋁青銅成敗的關(guān)鍵。此外w(Al)<7%的單相鋁青銅具有熱脆性，在熱影響區(qū)易產(chǎn)生裂紋，比較難焊。w(A1)≥7%的單相合金和雙相合金，采取一些防裂措施是可以焊接的。
一般不推薦采用氣焊，因?yàn)楹茈y完全消除鋁的氧化物有害作用。如果必須采用氣焊，則須對(duì)焊絲、焊接坡口作徹底清理，使用含氯化鹽和氟化鹽的熔劑。嚴(yán)格采用中性焰等措施。
焊條電弧焊一般用于鋁青銅鍛件或鑄件的焊補(bǔ)。采用ECuAl-c(即T237)焊條。除薄件(≤3mm)外，需采用70°~90°的V形坡口;薄件常不預(yù)熱，對(duì)于 w(Al)<10%的合金，預(yù)熱和層間溫度一般不應(yīng)超過(guò)150℃。焊接鋁含量為10%~13%的鋁青銅，厚工件推薦預(yù)熱和層間溫度約260℃，焊件宜快速冷卻。采用直流反接，短弧和窄焊道施焊。多層焊時(shí)層間必須徹底清渣。