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，屬於高強度耐熱青銅。
基本介紹
- 中文名：鋁青銅
- 構成物質：鋁主要，鐵、錳、鎳等其他元素
- 用處：用作螺桿、螺帽、銅套、密封環等
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簡介
概述
含鋁量一般不超過11.5%，有時還加入適量的鐵、鎳、錳等元素，以進一步改善性能。鋁青銅可熱處理強化，其強度比錫青銅高，抗高溫氧化性也較好。
性能
鋁青銅具有許多優良的性能。鋁青銅具有很高的強度、硬度和耐磨性，常用來製造齒輪坯料、螺紋等零件。鋁青銅具有很好的抗蝕性，因此可用來製造耐腐蝕零件，如螺旋槳、閥門等。鋁青銅在衝擊作用下不會產生火花，可用來製造無火花工具材料。具有優良的導熱係數和穩定的剛度，作為模具材料在拉伸、壓延不鏽鋼板式換熱器時不會產生粘模、劃傷工件等優點，已成為一種新型模具材料。鋁青銅具有形狀記憶效應，已經作為形狀記憶合金得到發展。鋁青銅合金價格相對便宜，成為一些昂貴金屬材料的部分替代品，如替代錫青銅、不鏽鋼、鎳基合金等。正是由於鋁青銅所具有的優良特性，越來越受到喜愛，在民用和軍事工業中起著重要的作用。
國內常用牌號
QAL7：具有高的強度和彈性，在大氣、淡水、海水和某些酸中耐蝕性高，可熱、冷態壓力加工，可電焊和氣焊，不易釺焊。
用途：彈簧盒要求耐蝕的其它彈性元件。
QAL9-4：具有高的強度，良好的減摩性和很好的耐蝕性，可熱加工，可焊接，但不易釺焊。
用途：高強、耐磨零件，如軸承、軸套、齒輪、渦輪等；還可製造接管嘴、法蘭盤、扁形搖臂、支架等。
QAL10-4-4：在400℃以下具有穩定的力學性能，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，但不易釺焊。
用途：高強度的耐磨零件盒在400℃以下工作的零件，如軸承、軸套、齒輪、球形座、螺帽、法蘭盤等。
主要分析方法：
標準值 | 不確定度 | 單位 | |
Al | 9.03 | 0.05 | 質量分數(10) |
Cu | 餘量 | 餘量 | 質量分數(10) |
Fe | 0.55 | 0.01 | 質量分數(10) |
Mn | 2.04 | 0.04 | 質量分數(10) |
Ni | 0.48 | 0.01 | 質量分數(10) |
P | 0.0158 | 0.0005 | 質量分數(10) |
Pb | 0.022 | 0.002 | 質量分數(10) |
Si | 0.115 | 0.003 | 質量分數(10) |
Sn | 0.091 | 0.001 | 質量分數(10) |
Zn | 0.99 | 0.02 | 質量分數(10) |
化學成分的影響
化學成分對鋁青銅組織與性能的影響一直是關注的熱點之一。首先，化學成分對合金作用的好與壞並沒有一個明確的界定。如鐵加入鋁青銅中一般起到細化晶粒、減小“自發回火脆性”、提高力學性能的作用，但當鐵含量較高時，鐵會以Fe3Al2化合物析出，使合金的機械性能變壞，因此鐵含量不應超過5%。還有鋅元素，很多研究認為它與基體金屬固溶後，可提高金屬的塑性，而也有研究認為其為雜質元素。由此看出，合金元素的作用不能一概而論。普遍認為加入適量的合金元素可改善合金的機械性能，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，對於雜質元素含量的要求還沒有一個明確的界定。正是由於化學成分的變化才使得鋁青銅的種類和套用場合各不相同，研究者應該不斷研究化學成分的影響、作用機理，進一步擴大鋁青銅的套用範圍。
強化
通常採用一些強化工藝來改善鋁青銅合金組織狀態以達到所需要的使用性質和工藝性能。鋁青銅合金的強化主要手段有固溶強化、細晶強化、時效強化等。固溶強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飽和固溶體後，淬火至室溫得到過飽和固溶體的工藝。然而，這種過飽和固溶體在室溫或較高溫度下將發生分解而析出第二相，這種析出可使合金的強度、硬度顯著增加，這就是時效強化。固溶與時效往往配合使用來改善鋁青銅合金的性能。
特種
這裡主要指含鋁量在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。因為含鋁量的差異，使得特種鋁青銅有著比合金鋼更加高的強度和接近合金鋼的硬度。被廣泛用於力結構件、傳動件等。
鋁青銅焊接要點
焊接鋁青銅的主要困難是鋁的氧化，生成緻密而難熔的Al2O3薄膜覆蓋在熔滴和熔池表面。易在焊縫中產生夾渣、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鍵。此外w(Al)<7%的單相鋁青銅具有熱脆性，在熱影響區易產生裂紋，比較難焊。w(A1)≥7%的單相合金和雙相合金，採取一些防裂措施是可以焊接的。
一般不推薦採用氣焊，因為很難完全消除鋁的氧化物有害作用。如果必須採用氣焊，則須對焊絲、焊接坡口作徹底清理，使用含氯化鹽和氟化鹽的熔劑。嚴格採用中性焰等措施。
焊條電弧焊一般用於鋁青銅鍛件或鑄件的焊補。採用ECuAl-c（即T237）焊條。除薄件（≤3mm）外，需採用70°～90°的V形坡口；薄件常不預熱，對於 w（Al）<10%的合金，預熱和層間溫度一般不應超過150℃。焊接鋁含量為10%～13%的鋁青銅，厚工件推薦預熱和層間溫度約260℃，焊件宜快速冷卻。採用直流反接，短弧和窄焊道施焊。多層焊時層間必須徹底清渣。
