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鋁青銅（以鋁為主要合金元素的銅基合金）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-20

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鋁青銅

以鋁為主要合金元素的銅基合金

以鋁為主要合金元素的銅基合金，是含有鐵、錳元素的鋁青銅，屬于高強(qiáng)度耐熱青銅。

基本信息

中文名	鋁青銅
用途	螺桿、螺帽、銅套、密封環(huán)
元素	以鋁為主要合金元素
構(gòu)成物質(zhì)	鋁主要，鐵、錳、鎳等其他元素

簡(jiǎn)介

概述

含鋁量一般不超過(guò)11.5%，有時(shí)還加入適量的鐵、鎳、錳等元素，以進(jìn)一步改善性能。鋁青銅可熱處理強(qiáng)化，其強(qiáng)度比錫青銅高，抗高溫氧化性也較好。

有較高的強(qiáng)度良好的耐磨性用于強(qiáng)度比較高的螺桿、螺帽、銅套、密封環(huán)等，和耐磨的零部件，最突出的特點(diǎn)就是其良好的耐磨性。

為含有鐵、錳元素的鋁青銅有高的強(qiáng)度和耐磨性，經(jīng)淬火、回火后可提高硬度，有較好的高溫耐蝕性和抗氧化性在大氣、淡水和海水中抗蝕性很好，可切削性尚可，可焊接不易釬焊，熱態(tài)下壓力加工良好。我國(guó)已能量產(chǎn)。

性能

鋁青銅具有許多優(yōu)良的性能。鋁青銅具有很高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，常用來(lái)制造齒輪坯料、螺紋等零件。鋁青銅具有很好的抗蝕性，因此可用來(lái)制造耐腐蝕零件，如螺旋槳、閥門(mén)等。鋁青銅在沖擊作用下不會(huì)產(chǎn)生火花，可用來(lái)制造無(wú)火花工具材料。具有優(yōu)良的導(dǎo)熱系數(shù)和穩(wěn)定的剛度，作為模具材料在拉伸、壓延不銹鋼板式換熱器時(shí)不會(huì)產(chǎn)生粘模、劃傷工件等優(yōu)點(diǎn)，已成為一種新型模具材料。鋁青銅具有形狀記憶效應(yīng)，已經(jīng)作為形狀記憶合金得到發(fā)展。鋁青銅合金價(jià)格相對(duì)便宜，成為一些昂貴金屬材料的部分替代品，如替代錫青銅、不銹鋼、鎳基合金等。正是由于鋁青銅所具有的優(yōu)良特性，越來(lái)越受到喜愛(ài)，在民用和軍事工業(yè)中起著重要的作用。

國(guó)內(nèi)常用牌號(hào)

QAL7：具有高的強(qiáng)度和彈性，在大氣、淡水、海水和某些酸中耐蝕性高，可熱、冷態(tài)壓力加工，可電焊和氣焊，不易釬焊。

用途：彈簧盒要求耐蝕的其它彈性元件。

QAL9-4：具有高的強(qiáng)度，良好的減摩性和很好的耐蝕性，可熱加工，可焊接，但不易釬焊。

用途：高強(qiáng)、耐磨零件，如軸承、軸套、齒輪、渦輪等；還可制造接管嘴、法蘭盤(pán)、扁形搖臂、支架等。

QAL10-4-4：在400℃以下具有穩(wěn)定的力學(xué)性能，有良好的減摩性，在大氣、淡水、海水中耐蝕性很好，可熱加工，可焊接，但不易釬焊。

用途：高強(qiáng)度的耐磨零件盒在400℃以下工作的零件，如軸承、軸套、齒輪、球形座、螺帽、法蘭盤(pán)等。

主要分析方法：

	標(biāo)準(zhǔn)值	不確定度	單位
Al	9.03	0.05	質(zhì)量分?jǐn)?shù)(10)
Cu	余量	余量	質(zhì)量分?jǐn)?shù)(10)
Fe	0.55	0.01	質(zhì)量分?jǐn)?shù)(10)
Mn	2.04	0.04	質(zhì)量分?jǐn)?shù)(10)
Ni	0.48	0.01	質(zhì)量分?jǐn)?shù)(10)

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化學(xué)成分的影響

化學(xué)成分對(duì)鋁青銅組織與性能的影響一直是關(guān)注的熱點(diǎn)之一。首先，化學(xué)成分對(duì)合金作用的好與壞并沒(méi)有一個(gè)明確的界定。如鐵加入鋁青銅中一般起到細(xì)化晶粒、減小“自發(fā)回火脆性”、提高力學(xué)性能的作用，但當(dāng)鐵含量較高時(shí)，鐵會(huì)以FeAl化合物析出，使合金的機(jī)械性能變壞，因此鐵含量不應(yīng)超過(guò)5%。還有鋅元素，很多研究認(rèn)為它與基體金屬固溶后，可提高金屬的塑性，而也有研究認(rèn)為其為雜質(zhì)元素。由此看出，合金元素的作用不能一概而論。普遍認(rèn)為加入適量的合金元素可改善合金的機(jī)械性能，如加入適量的鐵形成鋁鐵青銅，加入錳形成鋁錳青銅，加入鎳形成鋁鎳青銅。其次，對(duì)于雜質(zhì)元素含量的要求還沒(méi)有一個(gè)明確的界定。正是由于化學(xué)成分的變化才使得鋁青銅的種類和應(yīng)用場(chǎng)合各不相同，研究者應(yīng)該不斷研究化學(xué)成分的影響、作用機(jī)理，進(jìn)一步擴(kuò)大鋁青銅的應(yīng)用范圍。

強(qiáng)化

通常采用一些強(qiáng)化工藝來(lái)改善鋁青銅合金組織狀態(tài)以達(dá)到所需要的使用性質(zhì)和工藝性能。鋁青銅合金的強(qiáng)化主要手段有固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化等。固溶強(qiáng)化就是將合金加熱到能使鋁、錳等合金元素全部或最大限度的溶入銅基體中形成飽和或過(guò)飽和固溶體后，淬火至室溫得到過(guò)飽和固溶體的工藝。然而，這種過(guò)飽和固溶體在室溫或較高溫度下將發(fā)生分解而析出第二相，這種析出可使合金的強(qiáng)度、硬度顯著增加，這就是時(shí)效強(qiáng)化。固溶與時(shí)效往往配合使用來(lái)改善鋁青銅合金的性能。

特種

這里主要指含鋁量在11.5%以上、15%以下的鋁青銅。除鋁外的元素組分和普通鋁青銅相差不大。因?yàn)楹X量的差異，使得特種鋁青銅有著比合金鋼更加高的強(qiáng)度和接近合金鋼的硬度。被廣泛用于力結(jié)構(gòu)件、傳動(dòng)件等。

此外，因其良好的耐腐蝕性、抗壓抗磨能力，還用于高速列車的傳動(dòng)軸齒輪。中國(guó)不能量產(chǎn)。

焊接要點(diǎn)

焊接鋁青銅的主要困難是鋁的氧化，生成致密而難熔的AlO薄膜覆蓋在熔滴和熔池表面。易在焊縫中產(chǎn)生夾渣、氣孔和未熔合等缺陷。清除鋁的氧化物和防止鋁的氧化成為焊接鋁青銅成敗的關(guān)鍵。此外w(Al)<7%的單相鋁青銅具有熱脆性，在熱影響區(qū)易產(chǎn)生裂紋，比較難焊。w(A1)≥7%的單相合金和雙相合金，采取一些防裂措施是可以焊接的。

一般不推薦采用氣焊，因?yàn)楹茈y完全消除鋁的氧化物有害作用。如果必須采用氣焊，則須對(duì)焊絲、焊接坡口作徹底清理，使用含氯化鹽和氟化鹽的熔劑。嚴(yán)格采用中性焰等措施。

焊條電弧焊一般用于鋁青銅鍛件或鑄件的焊補(bǔ)。采用ECuAl-c（即T237）焊條。除薄件（≤3mm）外，需采用70°～90°的V形坡口；薄件常不預(yù)熱，對(duì)于 w（Al）<10%的合金，預(yù)熱和層間溫度一般不應(yīng)超過(guò)150℃。焊接鋁含量為10%～13%的鋁青銅，厚工件推薦預(yù)熱和層間溫度約260℃，焊件宜快速冷卻。采用直流反接，短弧和窄焊道施焊。多層焊時(shí)層間必須徹底清渣。

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