D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2001.04.014 第23卷第4期 北京科技大学学报 Vol.23 No.4 2001年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Ag2001 喷射成形+轧制A-Pb/Al/Steel复合板材界面 胡敦芜》杨滨”崔华)段先进》 张济山) 熊柏青) 1)北京科技大学新金属材料国家雕点实验室，北京1000832)北京有色金属研究总院，北京100088 精要对喷射成形+轧制A】-Pb/Al/Steel复合板材进行了热处理，用SEM观赛了A-Pb/Al及 Al/Steel界面的变化.结果表明：复合轧制后Al-Pb/Al及Al/Steel界面达到了良好的界面初结合； 复合板材热处理后，A/Steel界面在480℃/1h+300℃/3h的热处理后产生了FeAl金属间化合物. 关糖词喷射成形；轧制；A-Pb/Al/Steel复合板材；界面； 分类号TG450 长期以来，轴承、轴瓦诚磨材料多选用A1- 备A1-Pb板材.雾化喷射成形的工艺参数为：雾 Sn合金.但Sn是储量少而用途多的金属，因此 化压力0.6MPa;扫描压力为0.4MPa;沉积距离 研究其替代产品很有必要研究发现，A1-Pb合 400mm;基板运动速度7mm/s.将沉积态Al-Pb 金轴瓦具有良好的表面性能、可靠的承载能力 合金板坯及铝箔复合后在辊径为300mm的两 和适应性，采用铅取代部分锡，在技术上和经济 辊轧机上进行复合轧制，轧制温度为320℃.再 上具有很大的优势).然而在常规铸造A1-Pb合 将Al-Pb/A1复合板和O8AI钢板进行复合轧制， 金时，由于合金在液相两相区中不互溶，且由于 轧制温度为室温.从轧制好的A-Pb/Al/Steel三 A1和Pb的密度相差很大，易导致偏析，因此A1- 层复合带上取下小块试样，分别在300℃3h P%材料的推广与应用的关键在于如何获取在 460℃/1h+300℃/3h,480℃/1h+300℃/3h, A1基体上球状弥散的Pb颗粒.用粉末冶金的方 500℃/1h+300℃/3h,540℃/1h+300℃/3h, 法制备虽然能获得合格的A-Pb合金，但由于 560℃/1h+300℃/3h下进行热处理，以便在较短 工序增多成本上升影响了其推广与应用.喷射 的时间内消除其内应力并强化其结合.用Cam- 成形技术由于其特有的工艺流程短，所得材料 bridS250型扫描电镜观察热处理后试样的界面 具有快速凝固显微组织特征的技术特点，在 结合情况. 制备A1-P%合金减磨材料方面具有良好的前景. 基于此，本文采用喷射成形技术制备了 2结果与讨论 A16.5Pb-1.5Si-1.5Sm-1.5Cu合金，并与A1和 2.1复合轧制后界面的结合情况 08A1钢板进行了复合轧制，以备用于制造A上- 图1示出的是Al/Steel和AVA-Pb界面的 Pb轴瓦；并研究了不同热处理温度对A-Pb/AV SEM像.从图中可以看出，界面结合情况良好， steel界面稳定性的影响，为该技术的应用与推 无缝隙和气孔等缺陷.能谱分析结果表明，AV 广打下了一定的基础 Steel和AVA-Pb界面两侧不存在元素的扩散. 1试验 表明，复合轧制后AV钢以及AVA-Pb达到了良 好的界面初结合（机械咬合） 试验所用A1-Pb合金成分为A16.5Pb-1.5 2.2A-Pb/A/Steel复合板热处理后界面的结合 Si-1.5Sn-1.5Cu(质量分数，%).用中频感应炉将 情况 一定比例的Al,Cu和Si熔化并过热至900℃，然 热处理后A1VA1-Pb界面的结合情况，如图2 后加入纯Pb和Sn,升温至1000-1030℃并保温 和图3所示.能谱分析结果得出，在本试验的上 10min,然后再进行雾化喷射沉积成形步骤以制 述热处理温度下，在AVA-Pb界面的A-Pb一 收稿日期2000-10-27胡敦芫男，36岁，博士生 侧有A1原子的扩散，这是由于在此界面处存在 *国家“863”计划资助项目0N0.715-009-0032) AI原子的浓度梯度.第 23 卷 第 4 期 2 0. 1 年 8 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Jo u ru a l o f U n i v . 俪ty o f 歇加, c e a . d 工留如川邺口 B iej 恤g Vo L23 如吞 N 0 . 4 2的 1 夕 尸 喷射成形+ 轧制 A -IP b A/ US et .el 复合板材界面 胡敦芜 ” 杨 滨 ” 崔 华 ” 段先进 ” 张济山 ” 熊柏青 2) l) 北京科技大学新金属材料国家重点实脸 室 , 北京 10 仪旧3 幻北京有色金属研究总院 , 北京 1以犯8 8 摘 要 对喷射成形 + 轧制 A I-P b从始姗l 复合板材进行了热处理 , 用 s EM 观察了 A I - p b了A I及 A 岭et l界 面的变化 . 结果表明 : 复合轧制后 A l , p b Z川及人刀S加 el 界面达到了 良好的界面 初结合 ; 复合板材热处理后 , A 始 et l 界 面在 480 ℃ l +h 30 ℃ 3/ h 的热处理后 产生 了 F eA I 金属 间化合物 , 关扭润 喷射成形 ; 轧制 ; A 即blA 盯S te el 复合板材 ; 界面 ; ` 分类号 T G 450 长期 以 来 , 轴承 、 轴瓦减磨材料 多选 用 A 卜 sn 合金 . 但 sn 是储 量少而用途 多的金属 , 因此 研究其替代产品很有必要lt] . 研究发现 , A l一 Pb 合 金轴瓦具有 良好的表 面性 能 、 可靠 的承载能力 和适应性 , 采用铅取代部分锡 , 在技术上 和经济 上具有很 大 的优势】 . 然而在常规铸造 川一P b 合 金时 , 由于合金在液相两相 区 中不互溶 , 且 由于 lA 和 bP 的密度相差很 大 , 易导致偏析 , 因此 A 卜 bP 材 料 的推广与应用 的关键在 于如何获取在 lA 基体上球状弥散的 bP 颗粒 . 用粉末 冶金 的方 法制备虽然能获得合格 的 A -IP b 合金 , 但 由于 工序增多成本上升影 响了其推广与应用 . 喷射 成形 技术 由于其特有 的工艺流程短 , 所得材料 具有快 速凝 固显微组 织特 征 的技术特 点 ` 2,3] , 在 制备 A 】, Pb 合金减磨材料方面具有 良好 的前景 . 基 于 此 , 本 文 采 用 喷 射 成 形 技 术 制 备 了 A 】, 6 . SP b一 1 . S S i- 1 . S S-n 1 . S C u 合 金 , 并与 lA 和 0 8A I 钢板进行 了复合轧制 , 以备 用于制造 A 卜 bP 轴瓦 ;并研究 了不同热处理温度对 A 州bP /A F s往冷 1界 面稳 定性的影 响 , 为该技术的应用 与推 广 打下 了一定 的基础 . 备 A l-1 几 板材 . 雾化喷射成形 的工艺参数为 : 雾 化 压力 .0 6 M P a ; 扫描压力为 .0 4 M P a ; 沉积距离 40 0 ~ ; 基板 运动速度 7 m m 了5 . 将沉 积态 A】-P b 合金板坯 及铝箔复合后 在辊径为中3 0 ~ 的两 辊轧机 上进行复合轧制 , 轧制温度 为 3 20 ℃ . 再 将 A I - p bA/ 1复合板 和 08 IA 钢板 进行复合轧制 , 轧制 温度为室 温 . 从轧制 好的 A 】, Pb lA F Set el 三 层 复合带 上取 下小块 试样 , 分 别在 3 0 ℃3/ 权 4 6 0 ℃八 h + 3 0 0 ℃ /3 h , 4 8 0 ℃ / l h + 3 0 0 ℃ 13 h , 5 0 0 ℃ / l h + 3 0 0 ℃ /3 h , 5 4 0 ℃八 h + 3 0 0 ℃ / 3 h , 5 60 ℃八 +h 30 o ℃ 3/ h 下进行热处 理 , 以便在较短 的时间内消除其 内应力并强化 其结合 . 用 C aln - b r id S 2 5 0 型扫描 电镜观察热处理后试样 的界 面 结合情 况 . 1 试验 试 验所用 A -I Pb 合金 成分为 A -6I . S P b一 1 . 5 5-1 . 5 s -n 1 . c5 u( 质量分数 , % ) . 用 中频感应 炉将 一定 比例 的 lA ,C u 和 is 熔化并过热至 9 0 ℃ , 然 后加入纯 bP 和 sn , 升温至 1 0 0 一 1 0 30 ℃ 并保 温 10 m in , 然后再进行雾化喷射沉积成形步骤 以制 收稿 日期 2 0 0( 卜 1卜2 7 胡敦芫 男 , 36 岁 , 博士生 * 国家 “ 8 6 3 , , 计划资助项 目困0 7 15 一 0 0 9 一 0 0 3 2 ) 2 结果与讨论 .2 1 复合轧制后界面的结合情况 图 1 示 出的是 A 比te el 和 A琳卜P b 界 面的 SEM 像 . 从 图中可 以 看出 , 界面结合情况 良好 , 先缝隙和气孔等缺陷 . 能谱分析结果表明4[] , A u set el 和入以-lbP 界 面两侧 不存在元素的扩散 . 表明 , 复合轧制后 A F钢 以及 A UA -I -P b 达 到了 良 好 的界面初结合 (机械咬合) . .2 2 A 卜护b lA 盯S et el 复合板热处理后界面的续合 情况 热处理后 A F A I一P b 界面的 结合情 况 , 如 图 2 和图 3 所示 . 能谱分析结果得 出 , 在本试验的上 述热处理 温度 下 , 在 A UA I一P b 界面 的 A 】, Pb 一 侧有 lA 原子 的扩散 , 这是 由于在此界面处存在 lA 原 子的浓度梯度 . DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2001. 04. 014