Антифрикционный сплав на основе алюминия

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ АНТИФРИКЦИОННЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Стеценко Владимир Юзефович Марукович Евгений Игнатьевич Ривкин Александр Игоревич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(57) Антифрикционный сплав на основе алюминия, содержащий кремний и медь, отличающийся тем, что содержит компоненты в следующем соотношении, мас.кремний 12-15 медь 3-5 алюминий остальное,причем кристаллы эвтектического кремния имеют глобулярную форму и размер от 2 до 8 мкм. Изобретение относится к металлургии литейных сплавов, в частности к антифрикционным сплавам на основе алюминия, работающих в условиях трения скольжения. Известен антифрикционный сплав на основе алюминия, содержащий олово, медь, марганец и алюминий. Основными недостатками этого сплава являются плохая прирабатываемость из-за отсутствия пластичности и повышенное схватывание при работе в условиях ограниченной смазки 1. Наиболее близким по технической сущности является антифрикционный сплав на основе алюминия, содержащий, мас.кремний 4,07,0 медь 2,54,5 магний 1,93,0 цинк 0,32,5 олово 1,53,5 свинец 0,71,8 марганец 0,30,7 титан 0,150,25 цирконий 0,150,25 железо 0,30,7 алюминий - остальное 2. Главным недостатком данного сплава является относительно низкая износостойкость при трении скольжения из-за невысокой концентрации кристаллов кремния и их неглобулярной формы. Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение износостойкости сплава при трении скольжения. Поставленная задача достигается тем, что антифрикционный сплав на основе алюминия,содержащий кремний и медь, содержит компоненты при следующем соотношении, мас.кремний 12-15 медь 3-5 алюминий остальное,17697 1 2013.12.30 причем кристаллы эвтектического кремния имеют глобулярную форму и размер от 2 до 8 мкм. Глобулярная форма кристаллов эвтектического кремния и заданная дисперсность достигаются за счет высокой скорости затвердевания отливки и ее гомогенизации. В результате микроструктура заготовки становится инвертированной (удовлетворяющей принципу Шарпи), что существенно повышает фрикционную износостойкость сплава. Медь при термической обработке закалка-старение увеличивает твердость заготовки. В результате повышается ее износостойкость при трении скольжения. Содержание кремния в сплаве менее 12 мас.значительно увеличивает в отливке количество мягкой -фазы, уменьшает концентрацию твердых кристаллов эвтектического кремния, что снижает износостойкость при трении скольжения. Концентрация кремния в сплаве более 15 мас.значительно увеличивает количество более крупных кристаллов первичного кремния, что повышает износ фрикционной пары. Содержание меди менее 3 мас.существенно уменьшает прочность и твердость сплава после его термической обработки, что также снижает износостойкость при трении скольжения. Концентрация меди в сплаве более 5 мас.способствует возникновению в отливке горячих кристаллизационных трещин и уменьшает задиростойкость. Получить отливку с глобулярным эвтектическим кремнием размером менее 2 мкм при содержании меди более 3 мас.очень сложно. Для этого необходима очень высокая скорость затвердевания, которая приводит к появлению в заготовке трещин. Получение кристаллов эвтектического кремния более 8 мкм значительно увеличивает время отжига отливки и не приводит к увеличению износостойкости при трении скольжения. Отливки с различным химическим составом получали литьем в кристаллизатор и стальной кокиль. В качестве прототипа был выбран сплав со следующем содержанием компонентов, мас.кремний - 5, медь - 3, магний - 2, цинк - 1, олово - 2, свинец - 1, марганец - 0,5, титан - 0,2, цирконий - 0,2, железо - 0,5, алюминий - остальное. Триботехнические испытания проводили на машине трения СМЦ-2 по схеме валвтулка. Вал изготавливался из стали 45 с твердостью 400 НВ. Испытания проводились в условиях сухого трения при скорости скольжения 0,38 м/с и нагрузке 0,6 МПа. Износостойкость определяли по убыли объема испытываемого образца с единицы площади поверхности скольжения в единицу времени. Пример 1. Получали антифрикционный сплав на основе алюминия, содержащий следующие основные компоненты, мас.кремний - 12, медь - 3, алюминий - остальное. После термической обработки кристаллы эвтектического кремния в заготовке имели глобулярную форму и средний размер 2 мкм. Данный сплав по износостойкости превосходит прототип на 12 . Пример 2. Получали антифрикционный сплав на основе алюминия, содержащий следующие основные компоненты, мас.кремний - 13, медь - 4, алюминий - остальное. После термической обработки кристаллы эвтектического кремния в заготовке имели глобулярную форму и средний размер 5 мкм. Данный сплав по износостойкости превосходит прототип на 22 . Пример 3. Получали антифрикционный сплав на основе алюминия, содержащий следующие основные компоненты, мас.кремний - 15, медь - 5, алюминий - остальное. После термической обработки кристаллы эвтектического кремния в заготовке имели глобулярную форму и средний размер 8 мкм. Данный сплав по износостойкости превосходит прототип на 34 . Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3