顯微激冷及鎳稀土對(duì)ZChSnSbll-6合金組織性能影響的研究.pdf

1、由于ZChS nSb11-6合金的組織特點(diǎn)、熔點(diǎn)較低、加工工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，使其主要應(yīng)用于大型機(jī)械主軸的軸瓦、軸承、軸襯及軸套。國外的ZC hS nSb11-6合金常通過添加Cd、As等有害元素細(xì)化組織硬質(zhì)相，使合金的性能更加優(yōu)良。但Cd、As不僅在熔煉過程污染金屬熔液，而且也會(huì)生產(chǎn)過程中對(duì)生產(chǎn)工人造成人身傷害同時(shí)也違背當(dāng)今社會(huì)所提倡的綠色環(huán)保生產(chǎn)。
　　本文以國內(nèi)的未添加有害元素Cd、As的ZChSnSb11-6合金為研究對(duì)象，利

2、用顯微激冷澆鑄方式對(duì)合金分別添加不同含量的鎳及稀土元素鈰、釹。并通過金相顯微鏡、掃描電鏡、X-射線衍射儀、電子探針、能譜儀研究顯微激冷及三種元素分別對(duì)ZC hS nSb11-6合金顯微組織、析出相、組成化合物進(jìn)行分析；利用維氏硬度計(jì)、萬能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)定了顯微激冷及三種元素分別對(duì)ZC hSnSb11-6合金的硬度及耐磨性。
　　在進(jìn)行顯微激冷實(shí)驗(yàn)時(shí)，為避免化學(xué)成分對(duì)合金的影響，選用ZChS nSb11-6合金作為顯微激冷劑，且含

3、量分別為1％、2%、3%、5%、7%、9%。結(jié)果表明，顯微激冷處理后的ZC hSnSb11-6合金的相粒組織顯著細(xì)化且分布均勻，偏析減少，硬度降低；當(dāng)顯微激冷劑的加入量為3%時(shí)，合金中的β(SnSb)相、ε(Cu6Sn5)相最細(xì)小、硬度最低且耐磨性得到提高。在合金熔液凝固過程中，一方面由于顯微激冷劑與熔液有很好的浸潤性，使其有很好的流動(dòng)性且均勻分布與熔液中；另一方面，顯微激冷劑的熔化，形成能量起伏，成為結(jié)晶核心并使已形核晶體來不及長大。

4、因此合金的硬質(zhì)相細(xì)化，硬度降低，提高了耐磨性。
　　利用顯微激冷對(duì)ZChSnSb11-6合金分別添加含0.3%Ni、0.6%Ni、0.9%Ni、1.2%N i的Ni-(ZChSnSb11-6)中間合金粉末。結(jié)果表明，添加少量的Ni能使合金的硬質(zhì)相細(xì)化、均勻分布、硬度降低；當(dāng)0.9wt.%Ni時(shí)，合金中的β(SnSb)相、ε(Cu6Sn5)相最細(xì)小、硬度較低、耐磨性較好。Ni與ZChSnSb11-6合金中的Sn、Cu反應(yīng)生成胞狀的三

5、元金屬間化合物，且會(huì)阻止ε(Cu6Sn5)析出。因此，少量的N i就可使合金組織更細(xì)化、耐磨性更好。
　　將含Ce、Nd的Ce-(ZChSnSb11-6)中間合金粉末及Nd-(ZChSnSb11-6)中間合金粉末利用顯微激冷方式分別加入到ZChS nSb11-6合金中。結(jié)果表明，微量的稀土就能使ZChS nSb11-6合金的硬質(zhì)相細(xì)化、分布均勻、偏析減少、硬度降低；當(dāng)0.10wt.%Ce、0.08wt.%Nd時(shí)，合金中的β(SnS

6、b)相、ε(Cu6Sn5)相最細(xì)小且合金硬度較低，合金耐磨性較好。一方面稀土元素作為表面活性物質(zhì)會(huì)吸附在結(jié)晶核心表面，阻礙晶核進(jìn)一步長大；另一方面稀土元素的“親Sn”性，抑制Sn與Cu反應(yīng)，阻止ε(Cu6Sn5)相的析出。因此，微量的Ce、Nd均可使合金的硬質(zhì)相細(xì)化、降低硬度、提高耐磨性。
　　元素Ni、Ce、Nd通過顯微激冷方式加入到ZChSnSb11-6合金中，元素的變質(zhì)作用與顯微激冷作用同時(shí)使合金組織中的硬質(zhì)相細(xì)化、均勻，通