无锡耐磨铜合金ZQAI8-2-3代替锡青铜的研制及应用
铜的的分类-特性-和一般用途
一、常见分类：黄铜是由铜和锌所组成的合金白铜是铜和镍的合金青铜是铜和除了锌和镍以外的元素形成的合金，主要有锡青铜，铝青铜等紫铜是铜含量很高的铜，其它杂质总含量在1％以下。
1、紫铜：红铜即纯铜，又名紫铜，纯铜密度为8.96，熔点为1083℃。
具有很好的导电性和导热性，塑性极好，易于热压和冷压力加工，大量用于制造电线、电缆、电刷、电火花专用电蚀铜等要求导电性良好的产品。
因呈紫红色而得名。
它不一定是纯铜，有时还加入少量脱氧元素或其他元素,以改善材质和性能,因此也归入铜合金。
中国紫铜加工材按成分可分为：普通紫铜(T1、T2、T3、T4)、无氧铜（TU1、TU2和高纯、真空无氧铜）、脱氧铜（TUP、TUMn）、添加少量合金元素的特种铜（砷铜、碲铜、银铜）四类。
紫铜的电导率和热导率仅次于银，广泛用于制作导电、导热器材。
紫铜在大气、海水和某些非氧化性酸（盐酸、稀硫酸）、碱、盐溶液及多种有机酸（醋酸、柠檬酸）中，有良好的耐蚀性，用于化学工业。
另外，紫铜有良好的焊接性，可经冷、热塑性加工制成各种半成品和成品。
20世纪70年代，紫铜的产量超过了其他各类铜合金的总产量。
紫铜中的微量杂质对铜的导电、导热性能有严重影响。
其中钛、磷、铁、硅等显着降低电导率,而镉、锌等则影响很小。
氧、硫、硒、碲等在铜中的固溶度很小,可与铜生成脆性化合物,对导电性影响不大，但能降低加工塑性。
普通紫铜在含氢或一氧化碳的还原性气氛中加热时，氢或一氧化碳易与晶界的氧化亚铜(Cu2O)作用，产生高压水蒸气或二氧化碳气体，可使铜破裂。
这种现象常称为铜的"氢病"。
氧对铜的焊接性有害。
铋或铅与铜生成低熔点共晶，使铜产生热脆；而脆性的铋呈薄膜状分布在晶界时，又使铜产生冷脆。
磷能显着降低铜的导电性,但可提高铜液的流动性,改善焊接性。
适量的铅、碲、硫等能改善可切削性。
2、黄铜以锌作主要添加元素的铜合金，具有美观的黄色，统称黄铜。
铜锌二元合金称普通黄铜或称简单黄铜。
《用宏程序实现在数控车床上加工锯齿形螺纹》
用宏程序实现在数控车床上加工锯齿形螺纹一、工艺分析由零件图可见，锯齿形螺纹的螺距为12ram，牙型深度5ram，工作角为0。
非工作角为40。
假设螺纹外径及退刀槽都已加工完成，本工序只加工锯齿形螺纹。
(1) 刀具选择使用主偏角为90°刀尖角为35°的车刀进行加工（如上图2），考虑螺纹非工作角为40。
刀具后角与工件不会产生干涉，在加工中可以使用。
(2) 加工原理分析由于使用的是非成形刀具，螺纹牙型不能通过刀具形状保证，所以，零件加工中较为突出的工艺问题是如何正确保证锯齿形螺纹的牙型。
根据现场条件，我们可以采用螺纹加工指令，逐次调整进给深度，在工件表面加工，v条螺纹，用Ⅳ条螺纹包络形成锯齿形螺纹的牙型。
鉴于这种加工思路，同时考虑到锯齿螺纹的牙型深度和宽度都比普通螺纹要大许多，因此，加工时走刀次数将非常庞大，用常规编程方法编制的加工程序将很烦琐和冗长。
数控编程中的宏程序具有允许使用变量、算术和逻辑运算及循环、条件转移等特点，可以使这种用包络线形成零件轮廓的加工方法在编程时简单方便。
(3)走刀路线设计在加工中我们采用斜进法加工螺纹，这种加工方法刀具单边切削，刀尖受力减少，有利于提高刀具寿命，是加工大螺距螺纹的常用方法。
如图3所示，走刀路线如下：其中图3a是z向循环，递增进给，沿右边界向进给一次。
图3b是沿右边界向循环进给，z向嵌套循环递增进给。
1、刀具在工件外，沿锯齿形螺纹的40。
斜边进给一定的深度。
2、进行螺距12ram的螺纹加工，完成后刀具返回前一螺纹加工起点。
3、向坐标不变，刀具自右向左沿z向进给一定深度。
4、进行螺距12ram的螺纹加工，完成后刀具返回前一螺纹加工起点。
5、向坐标不变，刀具继续自右向左沿z向进给，然后同 4 加工；如此循环，直到z坐标到达牙型左侧轮廓线，则该深度牙型余量依次全部被切除。
6、刀具依据①的螺纹起点，继续沿锯齿形螺纹的40。
斜边进给一定的深度，然后同②～⑤加工；如此循环，一直进给到螺纹底径，则全部锯齿形螺纹被加工完成。
一种低温超高韧耐磨铜合金及其制备方法[发明专利]
![一种低温超高韧耐磨铜合金及其制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/8d244d67cc22bcd127ff0cb3.png)
专利名称：一种低温超高韧耐磨铜合金及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：王强松,刘冬梅,解国良
申请号：CN201511001455.6
申请日：20151228
公开号：CN106916996A
公开日：
20170704
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种低温超高韧耐磨铜合金及其制备方法，属于金属材料及其制备技术领域。
该铜合金的质量百分比组成为：镍：25.0～45.0％，锰：2～15％，锌：1～8％，钛：0.1～5.0％，铁：0.5～5％，铬：0.1～3％，余量为铜。
制备步骤为：配料―熔铸―热挤压―热锻―成品。
本发明通过添加锰、锌、钛、铁、铬等元素，提高了合金的低温综合力学性能和耐磨性能，同时保证了合金具有良好的加工性能。
本发明所制备的铜合金材料在-196℃低温下的冲击功大于170J，为其他常用耐磨铜合金材料的3～5倍，非常适用于航空航天等领域低温环境用耐磨零部件的制造。
申请人：北京有色金属研究总院
地址：100088 北京市西城区新街口外大街2号
国籍：CN
代理机构：北京北新智诚知识产权代理有限公司
代理人：刘徐红
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ZQAL8—2—3无锡耐磨铜合金材料
延 长 了 使 用寿 命
节 约 了钢 材
(文 பைடு நூலகம் )
八 四 年下 半 年
M
n
就 节 约 了 中3 0
。
120 0m m
ZH F 一 8 0 0型
自粘 胶纸 复合
`
钢管 3 7 5 根
Z 0
.
(俊 勇 贤和供 稿 )
机 研
制 成 功
,
F D
一15 0 型 风 力 发 电机
由济南 市 机 械 研究所 究 所研 制 的 2 H F 一 8 为 国 内首 创 纸涂 敷硅 油 产 效率
, 。
济 南市 印刷 研
0 型 自粘胶纸 复 合 机
,
、
通
计
、
过
鉴
定
由 内 蒙锡 林郭 勒盟风 能 利 用 研究所 设 黑 龙 江 省牡 丹 江 风 力 发 电机 厂 试验 制
2
.
该机立 足 国产 原 料
,
对 涂不 干 胶 固化
。 、
衬 复
以及 烘 干
,
、
冷却
、
造的F D
0一 1 5 0
型 风力发 电机 于 1 9 8 5 年
、
愈 来愈多 地应用 于 实 际 生 活 中 发 电系统 具有 结构简 单 特点
,
。
小型 风力
这 里 只 有 不多 几 个教 授 指导研 究生
。 。
,
易 于 安 装维护 等
学 生进 行 工 作 就完 成 了 才 能有 这 样的 好结 果
得 到启 发
,
只 有中 国 的制度
适用 于 广 大 边 远 地 区 的分 散居 民 作 但 我 国 目前市 场 上 供
铸造铜合金的成分、性能与典型用途
ZCuAl10Fe3Mn2 大气、淡水和海水中耐蚀性好，可以焊 齿轮，轴承、衬套、管嘴、以及耐热管
接，不易钎焊，大型铸件自 700℃空冷
配件等
可以防止变脆
铅青铜的化学成分（GB/T1176-1987）
化学成分（%）
合金牌号
合金名称
基本元素
杂质含量，不大于
锡
锌
铅
铜 铁 铝 锑 硅 磷 硫 砷 铋 镍 锡 锌 锰 总和
具有很高的强度和硬度，良好的耐磨性 适用于制造重型机械用轴套，以及要求
能和铸造性能，合金致密性高，耐蚀好， 强度高、耐磨、耐压零件，如法兰、阀
作为耐磨件工作温度不大于 400℃，可 体、泵体等
以焊接，不易钎焊
有很高的化学性能，在大气、淡水和海 要求强度高耐腐蚀的重要铸件，如船舶
水中均有良好的耐蚀性，腐蚀疲劳强度 螺旋桨，高压阀体，泵体，以及耐压、 ZCuAl8Mn13Fe3Ni2
ZCuAl10Fe3
具有高的力学性能，耐磨性和耐蚀性能 要求强度高，、耐磨、耐蚀的重要铸件，，
好，可以焊接，不易钎焊，大型铸件自 如轴套、螺母、蜗轮以及 250℃以下工
700℃空冷可以防止变脆
作的管配件
具有高的力学性能和耐磨性，可热处
理，高温下耐蚀性和抗氧化性能好，在 要求强度高，耐磨，耐蚀的零件，如，
合金牌号 ZCuAl8Mn13Fe3
铸造方法 σb/MPa(kgf/mm2)
力学性能，不低于 σ0.2/MPa(kgf/mm2) δ5(%) 硬度 HBW
S
600(61.2)
270(27.5)
15
1570
J
650(66.3)
280(28.6)
10
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ｌｔ
｜｜
１ ．ｃ １８ 、
表 ３ 两 种 材 料 的 力 学 性 能 对 比
材料 抗拉强度 屈服强度 伸长率 冲击韧度 硬度
／ ＭＰ ／ ａ ＭＰ （ ％） ／ ・１一 Ｊ（１ ３ １ Ｈ Ｗ Ｂ
９ ． ４
５５ ６ ℃
。
Ｚ ｎ－－ １０ ５ ８ ～１ｏ ＱＳ６６３ ８ ～２０ ０ ｏ ・ Ｚ Ａ８２３ ≥３５ Ｑ １ － — ７ ≥１７ ４
００ｏ ．０８ ０００ ．ｏ３ １６４ ．０２×１ － ０４ １４４ ．２９×１ — ０４
Ａ（ １％）
铜． 铝二元合金相图
Ｚ Ｓ６６３ ００ ９ Ｑ ｎ－ ．０ － Ｚ Ａ８２３ ００ ８ Ｑ １－－ ．０ ・
２ Ｚ Ａ８ －合金成分的确定 ． Ｑ Ｉ２３ －
（）Ａ 是铝青铜中对组织和性能影响最大的
２５ ５５ ５５ ．～ ．～ ．～ ３ 余 量
．
５
６． ５
６． ５
长零件的工作寿命。另外，因其密度小，比 Ｚ Ｓ６ ． Ｑ ｎ． ３ ６
轻约 １％，同样铸件 可节约材料 １％。 ０ ０ （）原材料成 本低 ，每 年可 为我厂 节 约 ４ ５ ３ ０～ ０万 元， 经济效益显著 。 （０７４ ２ ２０００ ）
力学性能和耐磨性能。新合金以 Ｗ ＝ ．％ ～ ％为宜 。 １５ ２
三、铸造工艺性能
Ｚ Ａ ．３ Ｑ １２ 材料液态流动性好，铸件不易产生气孔， ８．
可得到致密的合金组织 ，不容易 形成枝 晶偏 析。该合金
（）Ｐ 提高合金的耐磨性和被切削加工性，在保 ３ ｂ
证轴瓦足够 强度 的前提 下加入 一些 铅 ，以 Ｗ ＝２５ 、％
＼ ＼ ＼ 叶ｐ
呈枝晶偏析的 ａ固溶体 ＋（ ｄ １ ３ ｎ ｔ１３～１３ ｎ－ ３ ６６ － ＋） ８共析体 ＋ 颗粒状铝 共析体 ： ２ ２６
－
Ｚ Ａ８ Ｑ１ ｑ ｑ ） 少量未转变 口 ＋（ ＋ ＋ ＋富 口：１８ ６ ４ ～１７ ２３ — 共析体：２５ ０ 铁相质点 ＋小颗粒状铝 ３０ ０
合金牌号
—
（ ％）
Ｃ ｕ
Ａ ｌ
Ｆ ｅ
Ｐ ｂ
Ｓ ｎ
Ｚ ｎ
Ｚ Ａ８２３ ７５～ Ｑ１ － ． ８
．
１５～ ２５～ ． ．
２０ ． ３０ ．
四、应 用效果
余量
２
（）新材料不含锡 ， １ 可节约大量稀缺 的锡资源。 （）各项 使用性能 比锡青铜 Ｚ Ｓ６ ． 优 良，可延 ２ Ｑ ｎ． ３ ６
３ 金相组织和力学性能 ．
表 ２ Ｚ Ａ８ ． Ｚ Ｓ６ — 两种 材料 的组织 和 为 Ｑ Ｉ２ ． ３和 Ｑ ｎ— ３ ６
硬度对比， 其力学性能和耐磨性能对 比 见表 ３ 、表 ４ 。
囵 堡 蕴
ｗ ． Ｏ￣ Ｊｔ ｃ ｒ ． ｍａ ｉ ｓ ． ｏ ｎ ∞ ｎ
枢槭 一热工 ‘ 加 ：
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１０ ２ｏ
趣 赠
表 ２ 两 种 材 料 的 组 织 和 硬 度
材料 ＺＳ Ｑ
一 一
咖
１ ８ ℃ 一 ０ ４５
１ｏ ００
１． ０
Ｌ
金相组织
显微硬度 Ｈ Ｖ
Ｑ ８ ＋ ～ Ｌ ３ ｜ ／
一
含铝量较高， 蒸气压比锡青铜和黄铜低，因此吸气倾 向
很大 ， 但合金液表 面有一层 Ａ ０ 薄 膜起保护作 用 ，所 １３ ２ 以当熔炼过程 中不过分搅动合金而破 坏氧化膜 时 ，吸气 量可 大大减小 。另外 ，该合金熔炼 简单 ，劳动条件好 。
３ ％为宜，合金成分见表 １ 。
表 １ 合金化学成分 （ 质量分数）
（）Ｆ 在铜． ２ ｅ 铝合金中 固溶度很小 ，一般 在 ０ １ ．％ １ ％之间 ， 过此 范围即生成富铁相 Ａ３ｅ 超 １ 化合 物 （ Ｆ 或 ｋ ） 相 ，在含铁不太高时铁相为细小质点 ， 铝青铜起变 对 质作用 ， 细化晶粒 ， 高 合金 的力学 性能 和耐磨 性能 ； 提
当含铁量过高时，富铁相是针状或树枝状，恶化合金的
元素 ，当 Ｗ ｌ ６ Ａ＞ ％时 ，由于组 织 中 口 相 的 出现 ， 和 强 度和硬度随含量的增加 而明显上升 ，伸长率 和冲击韧
二、合金的熔炼和浇注
熔铸工艺直接影 响材料性 能和产 品质量 ，因此必须 严 格控 制熔炼工艺 和浇注过程 ， 金可 以在地坑 坩锅炉 合
度下降。机床上的轴瓦工作条件要求材料有高的力学性
能， 既要使强度 、 度、塑性 和韧性在 较高 的基 础上合 硬 理搭配 ，又应考虑到 Ｚ Ａ９ 合金 存在 的缺 点 ， 为轴 Ｑ １４ — 作
瓦材料 含铝量不 应超 过 ８５ ，以 ＷＡ ：７ ５ ～８２ ．％ Ｉ ．％ ．％
为宜。
及电炉中熔炼 ，为了防止合金氧化和吸气， 应采取 “ 高
温快熔 ”的措施 。
（）将铜和铁 同 时装 入 预热 过 的 坩锅 中加速 熔 化 １ （ 铁装在铜下面） 。 （）铜熔化后铁将浮到铜液表 面，铁 化后再加入 经 ２ 预热 的铝 ，并使合金温度升至 １０ ￣以上。 ２０Ｃ （）加入预热的铝且搅拌均匀 ， ３ 然后 除渣浇注 。
（ ）浇注温度为 １０ ４ １０—１ ８ ￣ １０Ｃ。
４～８ ≥２ ０
６ ～１５ ６ ～７ ５ ３ ５ ５ ７ —１５ ９ ～１ １ ５ ０ ０ ０
丫 ＇
１． ３ ３ １ ６ ℃ ２
２ ８ １ Ｙ ０ １ ４
表 ４ 两种材料的耐磨性能对 比
材料 摩擦系数 磨损量 上试样 （ 合金）／ｒ ｅ ａ 下试样 ４ 钢／ ５ ｇ