ZSnSb11-6巴氏合金与ZQSn10-1锡青铜耐磨性对比研究

采用MFT-5000型摩擦磨损试验机,对比研究了ZSnSb11-6巴氏合金和ZQSn10-1锡青铜在不同载荷下的耐磨性。结果表明:当载荷为20 N时,锡青铜的磨损率较巴氏合金低78.3%,当载荷为140 N时,锡青铜的磨损率较巴氏合金仍低36.3%;ZSnSb11-6巴氏合金由于硬度较低,磨痕和犁沟较深,同时随着载荷的增加,易在硬质相β相(SnSb)处发生剥落;ZQSn10-1锡青铜由于硬度较高,磨痕和犁沟较浅,同时由于(α+δ)硬质相的尺寸较小,无尖锐的棱角,剥落程度轻。因此,在20~140 N载荷下ZQSn10-1锡青铜的耐磨性优于ZSnSb11-6巴氏合金。

钢背及合金层厚度对ZChSnSb11-6巴氏合金耐磨性的影响

利用MFT-500多功能摩擦机对ZSnSb11Cu6(11-6)巴氏合金及采用离心铸造方法在40Cr钢钢背上浇铸的厚度为2.0、2.5 mm的ZChSnSb11-6巴氏合金层进行了摩擦磨损试验,研究了钢背及合金层厚度对巴氏合金耐磨性的影响。结果表明:与无钢背巴氏合金相比,有钢背2.5 mm厚巴氏合金的耐磨性提高了26.6%,而2.0 mm厚巴氏合金的耐磨性下降了12.8%。有钢背2.0 mm厚巴氏合金的硬度较高,磨痕和犁沟较浅,但其残余拉应力最大,麻点数量最多、剥落程度最大,耐磨性最差;而2.5 mm厚巴氏合金的麻点数量最少、剥落程度最小,磨痕和犁沟也较浅,耐磨性最好;相较于2.5 mm厚巴氏合金,无钢背巴氏合金的残余拉应力较小,但其硬度最低,磨痕和犁沟最深,麻点数量更多、剥落更严重,耐磨性较差。

蠕变对巴氏合金ZChSnSb11-6力学性能和显微组织的影响

针对巴氏合金ZChSnSb11-6工作过程中的蠕变现象，对合金进行蠕变实验。基于蠕变实验所得蠕变曲线，证实ZChSnSb11-6在实际工作条件下会发生明显的蠕变现象，同时利用WDW-E100D试验机，获得ZChSnSb11-6蠕变前后的屈服强度等力学性能。通过分析合金蠕变、力学性能和显微组织之间的关系，得知蠕变明显降低ZChSnSb11-6的强度、塑性及抗弹性变形能力，并得到合金蠕变机理，明确ZChSnSb11-6蠕变变形是应变硬化与再结晶回复长时间交替作用的结果。通过计算合金的应变硬化指数，证实蠕变使合金均匀变形的能力降低，增大合金发生断裂破坏的可能性。同时，基于硬度试验获得合金硬度随温度变化的计算公式，确定ZChSnSb11-6的蠕变临界温度范围为50~60℃。通过观察ZChSnSb11-6蠕变前后的显微组织，发现蠕变使合金组织中SnSb和Cu 6 Sn 5明显减少，导致合金力学性能降低。

轴瓦再制造用热喷涂ZChSnSb11-6丝材的制备

锡基巴氏合金广泛应用于轴瓦的生产和修复,ZChSnSb11-6的性能优于ZChSnSb8-4。但由于ZChSnSb11-6铸态组织中富含粗大的硬质相,其加工性能较差,本文通过优化熔炼铸造、挤压、拉拔等工序成功制备出适合热喷涂使用的锡基巴氏合金ZChSnSb11-6丝材。通过进行金相试验,显微硬度、结合强度、孔隙率等测试,满足轴瓦再制造热喷涂的要求。

基于蠕变试验的ZChSnSb11-6应力松弛特性研究

在相同温度下,对巴氏合金ZCh Sn Sb11-6做了蠕变试验,获得合金在Norton形式和指数形式下的稳态蠕变方程,并利用所得系数得到合金在两种形式下应力松弛计算公式。采用ANSYS有限元分析软件模拟巴氏合金ZCh Sn Sb11-6的应力松弛过程,得到松弛过程中的蠕变曲线,并比较了理论与有限元方法计算结果,两种方法相对误差不到0.5%。结果表明:在松弛过程中,Norton形式的蠕变速率比指数形式的蠕变速率小,且相比指数形式,Norton形式下的应力松弛计算公式精度更高,更适合于巴氏合金ZCh Sn Sb11-6.

ZChSnSb11-6/20钢复合材料结合界面影响因子研究

针对巴氏合金与钢体组成的复合材料,提出并推导了结合界面影响因子λ计算公式。采用电弧喷涂技术制备了有无镀锡层工艺处理ZCh Sn Sb11-6/20钢复合材料,研究了材料的力学性能,得到了结合界面影响因子λ关于巴氏合金比重ξ的数学关系式。结果表明:无镀锡层处理的复合材料结合界面影响因子λ_1随巴氏合金比重ξ的增加而单调递减;而有镀锡层处理的复合材料λ_2与ξ的函数关系存在拐点ξ=0.597,即巴氏合金层存在最佳厚度,使巴氏合金与20钢的结合达到一种平衡,结合性能最佳。经验证,镀锡层工艺处理增强了复合材料的界面结合性能,而且当ξ=0.6时,其界面结合力最大。