si、bi、sb对za40合金组织及性能的影响

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1、摘要Si、Bi、Sb对ZA40合金组织及性能的影响锌铝合金作为减摩耐磨材料，具有很大优势，主要在机械行业代替铜合金制造轴承、轴瓦等材料具有良好的经济效益。由于ZA27合金中硬质点相的种类少，硬度低，因此提高锌铝合金中硬质点相的数量和种类，以在更大的范围内替代铜合金成为更重要的研究内容。含硅的高铝(Al≥27％)锌基合金有着较高的力学性能和远大于ZA27合金的耐磨性能，但随着合金中含硅量的提高，大量的块状初生硅相的析出使合金综合性能下降，并且随着合金中铝含量提高，合金的“老化"现象越严重。本文在ZA40合金中加入Bi、Sb元素，通过Si／A

2、II：匕来控制合金中Si含量，并采用新变质工艺，旨在提高ZA40合金的综合性能以及改善合金时效后的尺寸稳定性。试验采用光学金相分析(O旧，扫描电境(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线分析()(1m)、力学性能、耐磨性、尺寸稳定性等分析和测试手段，较系统地研究了Bi、Sb对ZA40合金显微组织和力学性能的影响及作用机理。研究的主要结果如下：l、在含硅的ZA40合金中，当Si／A1≥9％(含Si3．6wt％)时，合金中出现多角状初生Si，随着S淞1比的增大，合金中初生Si数量增多，形态恶化；综合考虑，Si／AI比为9％，即ZA40合金中含S

3、i量为3．6wt％，合金的综合力学性能最好，抗拉强度为390MPa，硬度为151HB，伸长率为1．0％，冲击韧性为5．76J／eIn．2，其磨损量最小，为0．00339，仅为标准ZA27的10．86％；随着Si／AI比的提高，合金在150。C和室温下的尺寸变化率降低，即尺寸稳定性提高。2、在Si／Al比15％的ZA40合金中加入Bi元素，XRD检测到所有相和组织为a相、初生Si相、￡相、纯Bi相、共析体(0【加)。在金属型快速凝固过程中，除少量Bi固溶到Q相中外，大量Bi以纯Bi相分散在基体中。加入1．0％Bi对合金中初生Si细化作用最佳

4、，合金的综合力学性能也最佳，硬度为134HB，冲击韧性为4．15J／cm。2，比不加Bi的ZA40合金提高15．6％：在Si／A1比15％的ZA40合金中加入O．5％Bi，其磨损量为标准ZA27的13．8％，为不加BiZA40合金的33．6％，这主要是Bi的自润滑作用引起的。3、Bi元素含量对含硅ZA40合金室温尺寸变化率有显著影响，含Bi量1．O％合金尺寸变化率绝对值最小，为0．0843960，比不NBi的ZA40合金减dx79．3％。在150℃条件Si、Bi、Sb对ZA40合金组织及性能的影响下，Bi含量、Si／Alt匕及他们的交互作

5、用均对试验结影响不显著，相比之下，Si／A1LL对试验结果起主要影响作用。4、在含硅的ZA40合金中加入Sb元素，XRD检测到所有相和组织为0c相、初生Si相、￡相、Sb与Zn形成Zn3Sb4化合物相、共析体(0【加)。Sb与Zn形成的Zn3Sb4化合物抑制a相生长，从而细化仪相枝晶，加入1．8％Sb对合金中初生Si细化作用最佳；加入1．8％Sb时合金综合力学性能最好，合金硬度153HB，韧性为3．70J／cm。2，比不}JHSb合金韧性提高3．1％；在Si／AI比15％的ZA40合金中加入0．5％Sb，其磨损量为标准ZA27的26％，为

6、不JJNSbZA40合金的63．2％。5、Sb含量对含硅ZA40合金室温尺寸变化率有显著影响，在含硅的ZA40合金中加入1．O％的sb，合金尺寸变化率绝对值最小，为0．0090％0，比不hllSb的ZA40合金减d'97．7％；在150℃时，所有试验因素(Sb含量、Si／A1LL及他们交互作用)对合金尺寸变化率影响均不显著，相比之下，Sb含量对试验结果起主要影响作用。关键词：ZA40；Si／AI比；Bi；Sb：微观组织：力学性能；耐磨性；尺寸稳定性ABS’I。RAC。lEffectofBi、SbontheStructureandPrope

7、rtiesofZA40AlloywithSiLinHongbin(Materialprocessingengineering)DirectedbyProfessorXiaLantingABSTRACTZn．AIalloyhasagoodanti-frictionandwear-resistance，mainlybeinginplaceofcopperalloytoproductmechanicalbearingandbushingwithagoodeconomicreturninMachineryIndustry．ZA27alloyhas

8、asmallnumberofhardparticesandlowhardness，SOItisbecomingimportantresearchcontenttotakeplaceofcopp