為了突破我國在高承載薄壁軸瓦材料方面的技術(shù)瓶頸,本論文針對(duì)我國銅/鋼雙金屬采用固相復(fù)合存在的問題,以及借鑒國外鑄軋工藝等液相復(fù)合技術(shù)的優(yōu)勢(shì),首次采用了電弧沉積技術(shù)制備“鋼背/銅合金/錫基合金”的多層耐磨材料。論文首先研究了S215鋁青銅,SCu5210錫青銅和CuSn8Al0.5錫青銅三種合金冷金屬過渡（CMT）及短路過渡兩種熔化極惰性氣體保護(hù)電弧沉積的基本工藝方法,在獲得沉積層組織演變規(guī)律的基礎(chǔ)上,選用CMT技術(shù)在薄板上電弧沉積錫青銅以獲得銅/鋼雙金屬帶材,解決了大寬厚比沉積層熔覆的稀釋率和氣孔等問題。最后在銅合金上CMT沉積了錫基合金,制備了“鋼背/銅合金/錫基合金”的多層耐磨材料。主要研究結(jié)果如下:CMT工藝下,由于熱輸入量低,Fe的稀釋現(xiàn)象不明顯。但采用短路過渡工藝沉積時(shí),各成分沉積層都有明顯的Fe元素稀釋現(xiàn)象。由于Fe在銅中的溶解度較低,在沉積層中以顆粒形式析出。三種成分的沉積層中,Fe在CuSn8Al0.5中擴(kuò)散的速度最快,形成的顆粒相最多。在厚板上沉積銅合金時(shí),S215鋁青銅由于流動(dòng)性好,沉積層不會(huì)產(chǎn)生氣孔。SCu5210錫青銅在采用CMT工藝時(shí),由于熱輸入小,冷卻速度快... 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

巴氏合金工作示意圖

第一章緒論3質(zhì)相SnSb以及彌散分布在軟基體中的銅錫合金η硬質(zhì)相Cu6Sn5[8-9]。常見的錫基巴氏合金金相組織形態(tài)如圖1.2所示，可以看到，在黑色的軟基體α相中彌散地分布著方形或多邊形的β硬質(zhì)相和細(xì)針狀或星狀的η相，其中α固溶體相是一種尺寸為0.5-1μm的亞微晶結(jié)構(gòu)，β硬質(zhì)相的尺寸為100-200μm[10]。表1.1常用錫基巴氏合金軸瓦材料及其基本特性材料牌號(hào)硬度（HBS）摩擦相容性摩擦順應(yīng)性耐蝕性耐疲勞性ZSnSb11Cu6Cd134優(yōu)優(yōu)優(yōu)劣ZSnSb11Cu627ZSnSb8Cu424ZSnSb4Cu420圖1.2常見錫基巴氏合金金相組織圖（a）α固溶體相+β硬質(zhì)相SnSb+η硬質(zhì)相Cu6Sn5；（b）放大的α固溶體相在錫基巴氏合金中，Cu6Sn5和SnSb占合金整個(gè)體積的15~30%為宜；過少，硬度骨架作用較差，合金較軟，機(jī)械強(qiáng)度不足，受壓時(shí)合金易于產(chǎn)生變形甚至被壓塌；過多，合金變得硬而脆，塑性韌性不足，在交變和沖擊載荷作用下，合金容易脆裂和剝落，使軸瓦使用壽命縮短；另外，硬相過多，還會(huì)給合金與基底材料的結(jié)合強(qiáng)度帶來不良影響[11]。1.2.2鋁基合金鋁基合金具有較高的力學(xué)性能、熱傳導(dǎo)性和良好的耐腐蝕性，且自然界儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉，但膨脹系數(shù)大，抗咬粘性差，因而適用于輕載發(fā)動(dòng)機(jī)滑動(dòng)軸承材料。鋁基滑動(dòng)軸承材料的種類豐富，根據(jù)合金所含元素種類及含量不同可分為：高錫鋁合金（Sn≥20%）、中錫鋁合金（6％<Sn<20％）、低錫鋁合金（Sn≤6％）、鋁（錫）硅合金、鋁鉛合金，和鋁鋅合金等。目前，鋁基合金軸承材料的無鉛化已經(jīng)取得良好的進(jìn)展，特別是在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域鋁基軸瓦已經(jīng)占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)地位[12]。但是鋁基合金本身承載能力低的缺陷一直不能滿足重載、高比壓的滑動(dòng)軸承的需要，因此具有更高承載能力的銅基滑動(dòng)軸承材料需要更多的關(guān)注與研究。

出現(xiàn)，現(xiàn)在應(yīng)用也在逐漸減少。采用硬質(zhì)顆粒彌散強(qiáng)化，改善材料結(jié)晶取向，進(jìn)一步提高涂層性能的材料系列不斷被開發(fā)應(yīng)用。20世紀(jì)80年代[21]德國開發(fā)成功Al-20Sn的表面噴涂薄膜，因?yàn)檫@種噴涂薄膜是具有非常細(xì)微晶體組織的Al-Sn合金，與鉛系軟金屬涂層材料相比，承載能力更高，疲勞壽命更長，具有更加優(yōu)良的耐磨性、耐腐蝕性，在大型重載柴油發(fā)動(dòng)機(jī)軸承中得到應(yīng)用。為了與國家節(jié)約稀有資源、保護(hù)環(huán)境的政策保持一致，避開有毒的鉛，節(jié)約昂貴的錫基合金，本次研究主要著眼于開發(fā)一種“鋼背/銅合金/錫基合金”的梯度耐磨材料（如圖1.3所示）。將銅合金的高承載力、較高的疲勞強(qiáng)度與錫基合金優(yōu)良的嵌藏性、順應(yīng)性、抗咬粘性結(jié)合在一起，制備一種高性能的軸瓦材料。圖1.3軸瓦結(jié)構(gòu)示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3332510