錫青銅摘要

近年來(lái)，高性能銅基合金的研究引起了廣泛的關(guān)注，主要是該材料具有強(qiáng)度高、摩擦系數(shù)小、耐磨性能好等優(yōu)點(diǎn)。

        隨著研發(fā)的深入，人們逐漸研制了各種耐磨銅合金，且合金具有較高的強(qiáng)度，主要包括錫青銅、鋁青銅、鉛青銅等，廣泛應(yīng)用于軸承、襯套等耐磨零部件。銅鉛合金是一種承載能力大、疲勞強(qiáng)度高和導(dǎo)熱性好的軸承材料，被廣泛用于制造大功率、高速變載的滑動(dòng)軸承件；且具有優(yōu)良的自潤(rùn)滑特性，廣泛應(yīng)用于無(wú)油軸承、軸瓦、滑塊、襯套、活塞、閥門(mén)座和軸承保持架等，成為汽車(chē)工業(yè)中一種理想的軸瓦合金。

        軸瓦合金種類(lèi)多，其耐磨減摩性與合金的強(qiáng)度、硬度、微觀(guān)組織等固有性質(zhì)及載荷、溫度、速度、潤(rùn)滑等因素密切相關(guān)。鉛青銅因具有良好的減摩性、高的導(dǎo)熱性及疲勞強(qiáng)度，目前被廣泛用作高速重載荷下使用的軸瓦。在鑄造鉛錫青銅中加入微量稀土及磷，可有效防止鉛錫青銅熔煉過(guò)程中的氧化，改善鑄件的偏析，細(xì)化組織和提高耐磨性等，但尚未見(jiàn)有關(guān)實(shí)用情況的報(bào)道。

        高鉛青銅的導(dǎo)熱性好，不易因摩擦發(fā)熱而與軸頸粘連，工作溫度允許達(dá)300℃，但是高鉛青銅的主要缺點(diǎn)是力學(xué)性能很低，不能作單體軸承，只能鑲鑄在鋼套內(nèi)壁上，制成雙金屬軸承，澆注時(shí)須采用水冷金屬型，控制澆注速度。為了減輕二元鉛青銅的密度難題，提高其力學(xué)性能，常加入錫、鋅等合金元素，如本實(shí)驗(yàn)所用ZCuPb20Sn5，其鑄態(tài)組織與30%鉛青銅相似，但力學(xué)性能高得多。本文通過(guò)向鉛錫青銅中加入微量元素稀土和磷以及控制鉛錫青銅熔煉溫度，研究了其對(duì)鉛錫青銅合金的力學(xué)性能的影響。對(duì)重力鑄造法在鉛錫青銅合金中加入微量合金元素，以及不同熔煉溫度下進(jìn)行了研究，減少了鉛青銅的鉛偏析量，提高了鉛錫青銅的抗拉強(qiáng)度。

錫青銅性能實(shí)驗(yàn)過(guò)程及方法

        錫青銅合金ZCuPb20Sn5在坩堝電阻爐中熔煉，在合金中加入不同量的微量元素鈰稀土和磷以及控制合金的熔煉溫度，實(shí)驗(yàn)中稀土含量、磷含量、熔煉溫度都要變化，為了科學(xué)準(zhǔn)確地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，能通過(guò)代表性很強(qiáng)的少次數(shù)實(shí)驗(yàn)，摸清各個(gè)因素對(duì)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的影響情況，確定因素的主次順序，找出較好的生產(chǎn)條件或最優(yōu)參數(shù)組合。在這里對(duì)抗拉強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果采用極差分析法進(jìn)行分析，找出各因素對(duì)性能的影響

錫青銅性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

        1、因素對(duì)指標(biāo)的影響。根據(jù)極差R的值可知熔煉溫度列R最大為56，磷含量列R最小只有10，稀土含量列R則為31，這說(shuō)明熔煉溫度含量對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響最大，稀土含量其次，磷含量最小。排出因素的主次順序是：熔煉溫度>稀土含量>磷含量。

        2、各因素的最佳水平。選取因素的水平與實(shí)驗(yàn)指標(biāo)有關(guān)，指標(biāo)以大為好，就取Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中最大的那個(gè)水平。實(shí)驗(yàn)溫度取1250℃、稀土含量取0.2%、磷含量取0.5%。

搭配方案：熔煉溫度為1250℃，向鉛錫青銅合金加入0.2%的稀土和0.5%的磷。

        4、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在鉛錫青銅熔煉溫度為1250℃，向鉛錫青銅合金加入0.2%的稀土和0.5%的磷時(shí)，其抗拉強(qiáng)度達(dá)到192MPa，伸長(zhǎng)率達(dá)到5.6%。

影響錫青銅性能的微觀(guān)組織的結(jié)論