用混合稀土改善高铝锌基合金耐磨性的研究.pdf

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1、第16卷第4期机械研究与应用Vol16No42003年12月MECHANICALRESEARCH&APPLICATION2003-12用混合稀土改善高铝锌基合金耐磨性的研究*邓新平，聂雄，林元祖（广西大学，广西南宁530004）摘要：探讨了在ZAl2合金中添加了富铈混合稀土后组织及耐磨性的变化。实验结果表明：在ZAl2合金中加入微量RE能细化晶粒，提高硬度，合金耐磨性改善。在不同的稀土加入量中，0.23%RE加入量的ZAl2合金耐磨性最好。关键词：ZAl2合金；混合稀土；硬质相；耐磨性中图分类号：TG146

2、.1文献标识码：A文章编号：1007-4414（2003）04-0031-02高铝锌基合金可以做为滑动轴承材料替代锡青铜、巴氏熔炼设备选用有控制温度装置的SG-5-12型电阻坩锅合金，用于制造蜗轮、轴瓦、轴套等耐磨件。在我国，锌是非铁炉。熔炼时先将Al及Al-Cu中间合金，加热到其完全熔化，金属工业中重点发展的主要金属之一。用锌取代铜合金和铝再加入锌和Al-RE中间合金，充分搅拌，于600~620C用合金，在节约能源和降低原材料成本以及合理使用本国资源C2Cl6除气，静置一段时间，在550~580C之间浇注

3、。方面具有重要意义。1.4磨损试验如何发展和完善高铝锌基合金的性能一直是当代材料工磨损试验在MM-200磨损试验机上进行。磨损试件是作者所关心之热点。近年来有关提高ZA27的力学性能、耐磨尺寸为!6X30mm的棒状。配对件为经淬火处理45#钢轮，性的报导甚多，但有关ZAl2合金的却甚少。因而本文中选用HRC48~51。两者的接触情况如图2，采用滴油润滑方式，滴ZAl2合金作为研究对象，探讨在其中添加不同重量百分比的油速度22滴/min。润滑油用20号机油。混合稀土后组织和耐磨性的变化。本试验选取1600N载

4、荷进行磨损试验。以试件上的磨痕［1］尺寸大小来表示试件的磨损量。根据磨痕平均值计算出磨损1试验研究和方法1.1合金成分的选配体积。采用1号锌（含99.96%锌）、A0铝（含99.5%铝）、纯镁、混合稀土（含铈Ce58%，镧La29%，其余为钕Nd，钪Sc）、Al-30%Cu中间合金和Al-9%RE中间合金（事先制备），配制成化学成分为：Al12%；Cu2%；Mg0.03%；RE分别为0.068%、0.104%、0.23%、1.05%、0；余下为Zn的铸件。混合稀土和铜采用中间合金来加入能更好地保证合金成分选

5、配的准确性。1.2铸件的浇注系统及铸型设计铸件选用板状铸件，尺寸为270X180X22mm。板状铸件的浇注系统如图1所示。为在铸件冷却凝固时造成一定的温度梯度，在铸型末端放置冷铁。冷铁尺寸为220X45X25mm，用灰铸铁制成。另在长方形铸件的两长边放置2条经预制烘干、尺寸为270X50X22mm的石膏条。石膏条导热系数小，图2磨损试件和配对件的接触示意图可减小铸件的横向温差，增大铸件纵向方向的顺序凝固效果。1.5合金的金相检测采用CFO（35g）+Na2SO（40.4g）+H2O（2.5ml）做腐蚀剂，在

6、金相显微镜中检测样品的组织。用日产日立-650型电子探针显微镜对金相试样进行了微区成分分析。［2］2试验结果及分析2.1稀土加入量与磨损体积的关系磨损体积采用MM磨损试验机说明书中推荐的公式V=4"L·D/d来计算。式中L为试件上磨痕宽度，d为磨损试件32d图1铸件的浇注系统的直径，D为配对件的外径。图3是载荷为1600N的磨损体1.3合金的熔炼及浇注工艺积（V）-稀土加入量（REwt%）关系图。由图3可看出，当*收稿日期：2003-05-03作者简介：邓新平（1968-），女，广西靖西人，讲师，主要从事复

7、合材料性能的研究。·31·Vol16No4机械研究与应用第16卷第4期2003-12MECHANICALRESEARCH&APPLICATION2003年12月!"加入量小于0.23%时，磨损体积随着RE加入量的增大而加入量为0.23%的试样，硬质相颗粒小而且数量较多，分布较减小；当RE加入量大于0.23%时，磨损体积随着RE加入量为均匀，而RE加入量为1.05%的试样，其硬质相颗粒数量少的增大而增大；其中，!"加入量为0.23%的合金耐磨性最好。而且多为大块状。由此可见，具有较多数量而且分布均匀的细小硬质

8、点的试样耐磨性较为理想。图3磨损体积与稀土加入量关系图图6未加RE的ZA12图70.068%RE加入量的!.!稀土改变了合金材料的组织晶粒的大小合金的断口像ZA12合金的断口像表1所示为未加!"和加入不同重量百分比的ZA12的!.#稀土加入量与合金材料塑性的改变二次枝晶臂间距。由此可见，ZA类合金加入适当的!"，使合板状铸件先铣后车制成标准试样，在WE型液压万能试金的组织晶粒变小，二次枝晶臂间距减小，而晶粒度小的