代铜高铝锌合金

发布时间：2013-09-29

张和明
（甘肃省机械科学研究院，甘肃兰州　730030)

　　摘　要：高铝锌合金具有优良的综合性能，摩擦系数和相对密度都低，是铜合金的优良代用材料。
　　关键词：高铝锌合金；综合性能；摩擦系数；使用寿命；经济效益
　　锌基合金又称“白色青铜”，具有相对密度低、摩擦系数低、减震和无磁性能好、无火花易切削等优点。这种合金可以作为铜合金的优良代用材料，制造滑块、压下螺母、轴瓦、轴套、蜗轮等，使用寿命为铜合金的1～3倍，而铸件成本仅为铜合金的40%～60%，具有显著的经济效益。锌合金的广泛应用，将从节省铸件费用和提高使用寿命两方面给用户带来巨大的经济效益。
　　锌基合金是以Zn为基体加入一定的Al和Cu及其他微量元素Mg，Mn，Si，Ti，B，Re等，合金为过饱和固溶体，固溶强化作用明显，通过适当的热处理，其强韧性还能提高，可满足各种应用的需要。
　　1　锌合金的组织性能
　　1.1 锌合金的组织
　　α——相白色晶粒基体是Zn在Al中的固溶体，硬度HV 117～125 ，其中含Al 52.60% ，Zn 46.60% ，Cu 0.780% ，总体积分数为89%～92%。强度高，韧性好，是合金提供高的承载能力和一定塑性变形能力的主体。
　　β——相晶界黑色网状组织是Al在Zn中的固溶体，其中含Al 8.9%，Zn 85.3%，Cu 5.8%，体积分数为6%～8%。硬度低(（HV 35～50），是一种软相，有一定的变形能力，它在晶界上分布，使晶粒间滑移阻力降低，使晶粒变形易发生，改善了材料的润滑条件，
降低了摩擦系数，从而提高了耐磨性。
　　ε——CuZn4相白亮色晶界网状金属间化合物是一种硬脆相，有利于提高材料的强度和耐磨性，但却降低了材料的塑韧性，增加了断裂敏感性，而且颗粒越粗大，数量越多，分布越集中，这种有害作用越明显，因此要严格加以控制。
　　1.2 锌合金的性能
　　这种合金的性能测试结果见表1所列。

　　1.3 锌合金的耐磨性（见表2）

　　注：锌合金由于线膨胀系数大（26×10^-6/ ℃），工作温度低（90～150 ℃），所以不适用于干摩擦工况，只适合在有润滑条件下工作。

　　2　锌基合金的工艺性能
　　（1）铸造性能　锌合金的流动性随铝含量的增加而提高，随Mg和Cu含量的增加而降低，其流动性与硅铝合金相当。合金收缩率1.20%～11.25%。
　　（2）焊接性能　锌合金可进行气焊，焊条用压铸锌合金制备，焊剂用50%氯化锌加50%氯化铵对防止氧化和抑制锌的气化有一定的作用。
　　（3）切削加工性能　在普通水基乳化冷却液条件下，可以进行车、铣、创、磨、钻机械加工，其切削性能与黄铜相近，表面粗糙度1.6～6.3μm。
　　3　锌合金的应用
　　锌合金可以应用于重载（压力294 MPa）、低速（v<7 m/s）、〔PV〕值20～30 MPa/s ，抗压强度700～800 MPa的弱冲击负荷场合，如低速（< 900 r/min）蜗轮、轴瓦、滑动轴承。滑块、螺母代替铜合金。
　　甘肃省机械科学研究院研制的锌合金于1993年通过省级技术鉴定，达到80年代初水平，已在省内及青海、宁夏等地30余家企业应用，效果良好，经济效益可观。锌合金熔化温度低（393～510℃），是无污染、节能性新型代铜材料。锌合金可用感应电炉、电阻炉、焦炭炉熔炼，用砂型、金属型铸造均可，生产熔铸简便、投资少、上马容易、见效快。
　　参考文献
　　[1]上海材料研究所.机械工程材料[M].上海:机械工业部上海材料研究所出版,1994.
　　[2]中国机械工程学会铸造分会.铸造手册(第三卷) [M].北京:机械工业出版社,1993.

来源：《机械研究与应用》第12卷第4期