QAl9-5-1-1 是多元素強(qiáng)化的高強(qiáng)度鋁青銅,成分組成為銅 83%-85%、鋁 8%-10%、鐵 4.5%-5.5%、錳 0.5%-1.5%、鎳 0.5%-1.5%,雜質(zhì)總含量≤0.5%。9% 的鋁為基礎(chǔ)強(qiáng)化元素,5% 的鐵、1% 的錳與 1% 的鎳形成協(xié)同作用,室溫抗拉強(qiáng)度 700-750MPa,布氏硬度 200-220HB,延伸率 14%-17%,成為礦山、冶金等 “重載 + 腐蝕” 工況的專(zhuān)用材料。
鐵錳鎳協(xié)同強(qiáng)化機(jī)制是其性能核心。鋁與銅形成 Cu?Al 強(qiáng)化相(體積分?jǐn)?shù) 20%),提供基礎(chǔ)強(qiáng)度;鐵以 Fe?Al 顆粒(直徑 20-30nm)提升耐磨性與細(xì)化晶粒;錳與鎳則優(yōu)化基體韌性與耐蝕性,錳抑制 Fe?Al 相過(guò)度聚集,鎳與銅形成固溶體增強(qiáng)抗海水腐蝕能力。在海水中,QAl9-5-1-1 的年腐蝕速率僅 0.015mm,比 QAl9-4 降低 25%;在含砂礦漿中,磨損速率比 QAl9-4 降低 30%。某礦山的 QAl9-5-1-1 破碎機(jī)襯板,破碎鐵礦石時(shí)使用壽命達(dá) 1200 小時(shí),比 QAl9-4 襯板延長(zhǎng) 40%,且破碎效率穩(wěn)定,無(wú)明顯襯板變形。
力學(xué)性能適配重載工況。室溫屈服強(qiáng)度 420-450MPa,延伸率 14%-17%,既能承受重載沖擊,又具備一定韌性;400℃高溫下抗拉強(qiáng)度仍保持 550MPa,某冶金廠(chǎng)的 QAl9-5-1-1 熱礦輸送帶托輥,在 350℃高溫礦料沖刷下使用 4 年,無(wú)變形或開(kāi)裂,托輥厚度減薄量?jī)H 0.08mm,遠(yuǎn)優(yōu)于普通鋁青銅托輥(2 年即需更換)。其抗疲勞性能優(yōu)異,在 180MPa 交變應(yīng)力下,10?次循環(huán)無(wú)裂紋,某重型機(jī)械的 QAl9-5-1-1 傳動(dòng)軸,在高頻重載下運(yùn)行 5 年,無(wú)疲勞損壞,保障設(shè)備連續(xù)生產(chǎn)。
加工工藝需平衡強(qiáng)度與成型性。熱加工溫度控制在 880-930℃,此時(shí)合金處于 β 相區(qū),塑性達(dá)峰值(伸長(zhǎng)率≥18%),但因多元素含量高,變形抗力比 QAl9-4 高 15%,需采用多火次鍛造,單道次變形量 25%-30%。某礦山設(shè)備的 QAl9-5-1-1 顎板(重量 800kg),經(jīng) 3 火次鍛造后,鍛件致密度達(dá) 99.8%,無(wú)內(nèi)部疏松缺陷,滿(mǎn)足重載破碎需求。冷加工道次變形量 15%-20%,中間經(jīng) 650℃×1 小時(shí)退火恢復(fù)塑性,某精密軸套廠(chǎng)的 QAl9-5-1-1 管材,經(jīng)冷拔后圓度誤差≤0.01mm,配合間隙控制在 0.005-0.01mm。
焊接采用氬弧焊工藝,選用含鋁 9%、鐵 5%、錳 1%、鎳 1% 的專(zhuān)用焊絲,焊前預(yù)熱至 300℃,焊后經(jīng) 700℃×1 小時(shí)退火,接頭強(qiáng)度達(dá)母材的 85%,耐蝕性與母材一致。某冶金管道焊接后,在 2.5MPa 壓力下無(wú)泄漏,焊縫處經(jīng) 5000 小時(shí)磨損測(cè)試,無(wú)明顯凹陷。
制備工藝強(qiáng)調(diào)元素均勻性。采用真空感應(yīng)爐 1100℃熔煉(真空度≤10?3Pa),鐵、錳、鎳以合金形式加入,避免單獨(dú)加入導(dǎo)致的偏析;鋁以純鋁塊投入,攪拌 40 分鐘確保均勻。鑄錠經(jīng) 800℃×5 小時(shí)均勻化處理,消除枝晶偏析;熱軋時(shí)道次變形量 25%,終軋溫度≥850℃;冷軋后經(jīng) 600℃×2 小時(shí)時(shí)效處理,促進(jìn)強(qiáng)化相均勻析出。
應(yīng)用場(chǎng)景集中在重載腐蝕領(lǐng)域:礦山破碎機(jī)襯板、冶金熱礦托輥、重型機(jī)械傳動(dòng)軸、水泥設(shè)備研磨體、海洋平臺(tái)連接件等。在某鋼鐵廠(chǎng)的熱燒結(jié)礦輸送項(xiàng)目中,QAl9-5-1-1 制作的輸送帶滾筒,在 400℃高溫與礦料磨損下使用壽命達(dá) 5 年,比 QAl9-4 滾筒延長(zhǎng) 25%,大幅降低維護(hù)成本,充分體現(xiàn)其 “重載 + 耐蝕耐磨” 的核心優(yōu)勢(shì)。
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