[发明专利]减摩耐磨锌铝基合金材料及制备方法

说明书

一、技术领域

本发明属于金属材料领域，涉及一种原位化合物复合体增强的减摩耐磨锌铝 基合金材料及其制备方法。

二、背景技术

目前金属材料领域中，以锌铝合金作为耐磨材料受到了普遍重视。

CN86105274.7号发明专利申请为一种高铝锌基耐磨合金，是代替锡青铜， 用于机械行业不同工况条件下工作的轴瓦、轴套、蜗轮等耐磨零件的合金材料。 该合金的最佳成份配比(按重量％)分别为：锌53％，铝43％，铜3.5％，硅0.8 ％，镁0.03％。合金组织为软基体上分布着硬质点，使合金的耐磨性能大大提 高，并且具有较高的强度和硬度。与锡青铜合金相比，该发明的锌基耐磨合金， 以锌代铜，提高铝含量，使合金重量减轻1/2，成本降低50％，是滑动轴承理想 的耐磨合金材料。该发明中因硅含量少，耐磨性能需要提高。

CN200810037801.X公开了一种高耐磨锌铝合金，其各成分Al 25-40％；Cu 1-5％；Si 1-10％；余量为Zn。该发明的利用喷射成形和多道次累积变形热 挤压法来实现普通铸造无法达到的硅颗粒的细小均匀分布，从而得到优良耐磨性 能的Zn-Al-Cu-Si合金。这种材料中的含硅量增大。但是由于喷射成形方法 的效率低，后续需要挤压加工，工艺要求严格，成本高，另外受到产品形状的限 制。

三、发明内容

本发明针对上述技术缺陷，提供一种减摩耐磨锌铝基合金材料，该材料通过 在基体中原位形成硬质铁铝镁铅硅化合物复合体，从而大大提高了合金的减摩性 能和耐磨性能。

本发明的另一目的是提供上述合金材料的制备方法，该方法工艺简便，生产 成本低，适于工业化生产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种减摩耐磨锌铝基合金材料，该合金材料以锌铝合金为基体，在锌铝合金 基体上均匀分布着细小的团状化合物复合体，该合金材料中各成分的重量百分含 量：Al为26％～50％，Pb为6％～9.9％，Si为0.1％～1.2％，Mg为6％～9.9％，Fe 为0.5％～2％，C为0.001％～0.01％，Dy为0.5％～1.5％，Gd为0.5％～1.5％，其余为 Zn。

该合金材料中还含有重量百分含量为0.5％～1.0％的Nd。

一种减摩耐磨锌铝基合金材料的制备方法，其制备过程如下：

先按照占原料总重26％～50％的Al，6％～9.9％的Pb，0.1％～1.2％的Si，6％～ 9.9％的Mg，0.5％～2％的Fe，0.001％～0.01％的C，0.5％～1.5％的Dy，0.5％～1.5％的 Gd，其余为Zn进行配料；

然后将称好的全部纯Al锭、纯Mg锭、纯Zn锭、纯Pb锭、纯Fe块、纯Si 块和碳粒置于加热容器内，硅块和碳粒的大小尺寸在2-4mm，当温度加热到680～ 700℃时形成锌、铝、铅、硅、镁、铁、碳合金液，此时将配好的纯稀土金属Dy、 Gd用钟罩压入合金液中，稀土金属Dy、Gd颗粒尺寸为1-3mm；

继续将合金液加热到755～775℃时，保温10～15分钟，即可浇铸成相应铸 件；形成的铸件置于70-60℃的热处理炉中保温0.4-0.8小时后，取出便得到减 摩耐磨锌铝基合金材料。

上述步骤中还加入占原料总重为0.5％～1.0％的Nd，Nd的颗粒尺寸为1-3mm， 并将Nd与Dy、Gd同时用钟罩压入合金液中。

本发明相比现有技术具有如下优点：

本发明的减摩耐磨锌铝基合金材料由于材料在合成过程中，铁和铝等反应易 形成硬质的针状化合物，针状对基体的割裂破坏作用大，严重降低了合金的力学 性能，稀土元素镝、钆和钕是表面活性元素，在铁铝化合物凝固长大过程中可以 干扰物相的某一择优生长，抑制了针状铁铝化合物的形成。

镝可以和硅、铁形成化合物，钆可以和铁、铅及硅形成化合物。镝、钆形成 的含硅铅化合物，与镁硅化合物、镁铅化合物、铁铝化合物等有很好的亲和作用， 可以将合金中的镁硅化合物、镁铅化合物、铁铝化合物结合团聚形成团状的化合 物复合体，分布在柔韧的基体固溶体中。

钕能使基体固溶体的晶粒变细小。在合金凝固时碳和铝形成的细小的质点， 这些细小的质点成为固溶体和化合物复合体形核的核心，增加了固溶体和化合物 粒子的数量，增大了化合物复合体的弥散程度，促使化合物复合体分布均匀；