CuAl8Fe3 通過 “8% 鋁 + 3% 鐵” 的復(fù)合強(qiáng)化,在鋁青銅中構(gòu)建高強(qiáng)度耐磨特性,成分范圍:銅 87.0%-89.0%,鋁 7.0%-9.0%,鐵 2.0%-4.0%,錳≤0.5%。鐵的加入使合金形成 FeAl?硬質(zhì)點(diǎn),硬度提升 30%,成為承受重載摩擦部件的首選材料。
3% 的鐵是耐磨性能的核心。這些直徑 5-10μm 的 FeAl?顆粒均勻分布在銅鋁基體中,像微型耐磨顆粒降低摩擦系數(shù)至 0.15,比 CuAl8 減少 17%。某軋鋼機(jī)的 CuAl8Fe3 軋輥軸承在 80℃油溫下,PV 值(壓力 × 速度)達(dá) 25MPa?m/s,磨損速率僅 0.001mm/h,使用壽命是 CuAl8 的 2 倍。
鐵與鋁的協(xié)同作用使抗拉強(qiáng)度提升至 650-700MPa,布氏硬度 180-200HB,延伸率 12%-15%。某礦山破碎機(jī)的 CuAl8Fe3 偏心軸套在沖擊載荷下,工作表面形成 0.1mm 厚的耐磨層,運(yùn)行 800 小時(shí)后磨損量?jī)H 0.2mm,比高錳鋼襯套延長(zhǎng)壽命 50%。
耐蝕性在淡水與弱酸性環(huán)境中表現(xiàn)優(yōu)異,年腐蝕速率 0.015mm。某水輪機(jī)的 CuAl8Fe3 導(dǎo)葉在含沙量 1% 的河水中,抗氣蝕性能比 CuAl8 提升 40%,葉片使用壽命達(dá) 5 年。其焊接性能通過特殊工藝保障,采用鎳基焊絲焊接后,焊縫硬度達(dá) 170HB,滿足承載要求。
制備工藝需控制鐵相分布,熔煉時(shí)鐵以 Fe-Al 中間合金形式加入(溫度 1150℃),攪拌 20 分鐘避免偏析。鑄造采用金屬型,冷卻速度 80℃/s,獲得細(xì)晶組織(晶粒尺寸 50-70μm)。800℃固溶處理后空冷,再經(jīng) 450℃時(shí)效 2 小時(shí),使鐵相均勻析出,強(qiáng)度提升 15%。
應(yīng)用集中在重載摩擦領(lǐng)域:重型機(jī)械的齒輪(模數(shù) 10mm 以上)齒面接觸強(qiáng)度達(dá) 1000MPa;工程機(jī)械的履帶銷套承受 300kN 壓力無塑性變形;注塑機(jī)的螺桿襯套耐塑料熔體磨損,使用壽命達(dá) 1 萬模次。
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