1. 鋅合金的發展歷程
一、鋅合金的發展
1930年「二戰」前夕,德國為了解決銅資源緊缺和高成本的問題,開始尋找錫青銅、鉛黃銅及巴氏合金的替代品,啟動了新一代滑動軸承合金的研究。
1935年,德國經過近五年的研究,發現鑄造鋅基合金和鑄造鋁基合金的力學性能和減摩性能均可以超過銅基合金和巴氏合金。
1938年德國成功地使用鑄造鋅合金替代錫青銅、鋁青銅和使用鑄造鋁基合金替代了巴氏合金等用來製造軸瓦(套)產品,而且裝備到軍事坦克和汽車中並取得良好的效果。
1939-1943年「二戰」期間,德國鑄造鋅合金和鑄造鋁基合金的年使用總量由7800噸猛增到49000噸,這一變化引起了國際鉛鋅組織的高度關注和重視。
1959年,國際鉛鋅組織成員單位聯合啟動了一項科研計劃,命名為「LONG-S PLAN」,其宗旨是研發一種比銅基合金和巴氏合金的性能更高、使用壽命更長的新一代減摩合金,在該計劃中將此研發中的減摩合金稱之為long-s metal。
1961-1963年間,國際鉛鋅組織成員單位率先研製出鋁基long-s metal減摩合金,牌號分別為AS7、AS12、AS20等。鋁基合金AS7、AS12首先被應用在汽車上替代了傳統的銅基合金軸瓦,使汽車的高速性能得到了很大提高,促進了汽車工業快速發展;在此之後鋁基合金AS20又在大、中型電動機、汽輪機、水輪機、工業泵、鼓風機、壓縮機等高速、中低載荷的工況下得到了應用,替代了傳統的巴氏合金,促進了裝備製造業的快速發展。
上世紀70年代初期,加拿大Norand Mines Limied研究中心與美國Zastern公司合作,研製出鋅基long-s metal減摩合金ZA8、ZA12、ZA27等,並將ZA27減摩合金應用在軋鋼機、壓力機、齒輪箱、磨煤機、空調、精密機床等低速、重載的工作場合,全面替代了傳統的銅基合金減摩材料。
新一代long-s metal減摩合金的問世受到國際上廣大用戶的極大關注,許多工業發達國家都在long-s metal研發上投入更多的人力、物力,僅美國就有數十家公司開發long-s metal鋁基、鋅基等系列減摩合金。
由於long-s metal具有優良的減摩性、較好的經濟性,在製造業領域迅速得到推廣並全面替代銅基合金、巴氏合金等傳統減摩合金,具有很強的市場競爭力。
後來人們稱long-s metal軸承合金為新型減摩合金。
美國Zastern公司技術顧問Mr.Bess在其介紹「LONG-S PLAN」文章中指出:研製經濟型long-s metal鋅基合金的目的,不僅僅是要在傳統軸承合金能夠勝任的場合替代它們,更重要的是通過long-s技術,使long-s metal應用於銅基合金和巴氏合金在強度、耐磨性不能滿足要求的場合。
據Mr.Bess當時的預測:「long-s metal鋅基合金在近期會有一個很大的發展,其生產規模和銷售市場將迅速擴大,二十一世紀將是long-s metal 鋅基合金的全盛時期。」
二、國內鋅合金的發展
緣於新型long-s metal鋅合金與傳統的巴氏合金皆可用於製造滑動軸承,而且製造成本遠遠低於巴氏合金,故long-s metal被國內音譯為「龍氏合金」,業內稱long-s metal為新型減摩合金,更多人習慣稱之為新型軸承合金。
1982年,國家鑄造技術的歸口單位沈陽鑄造研究所,引進了美國ASTM B791-1979標准中long-s metal ZA27鋅合金,經過近二年的消化吸收,開發出了國產鋅基ZA27新型軸承合金,國家標准代號為ZA27-2,標志了我國新型減摩合金的發展拉開了序幕。
1985年,由時任遼寧省副省長陳淑芝女士的倡導和沈陽鑄造研究所有關領導的大力支持下,成立了由沈陽鑄造研究所的技術精英組成的沈陽軸瓦材料研究所,專門從事引進國外先進的long-s metal技術,以推動國內「龍氏合金」技術的發展及推廣。
1991年,沈陽軸瓦材料研究所首先在鋅基ZA27-2合金的基礎上,研究開發了高鋁鋅基ZA303合金材料,解決了ZA27-2低溫脆性等缺點,並與當年通過了沈陽市科學技術委員會科學技術成果鑒定,自此「龍氏合金」技術在國內各大高等院校和科研單位進行大范圍的擴散和技術交流,推動了我國「龍氏合金」的快速發展。
三、鋅基合金進入了「微晶合金」時代
1990年7月,第一屆國際納米科學技術會議在美國巴爾的摩舉辦,標志著納米科學技術的正式誕生,該會議正式宣布納米材料科學為材料科學的一個新分支。
1999年,納米技術走向市場,基於納米技術的產品全球年總營業額高達到500億美元;一些國家紛紛制定相關戰略或者計劃,投入巨資搶占納米技術戰略高地。日本設立納米材料研究中心,把納米技術列入新5年科技基本計劃的研發重點;德國專門建立納米技術研究網;美國將納米計劃視為下一次工業革命的核心;中國也將納米科技列為中國的「973計劃」。
2001年,源自納米技術所衍生出來的一個技術分支---微納米應用技術。發達國家的微納米應用技術在基礎材料領域已經得到應用並取得了驚人的成果,尤其是應用微納米技術製造出的許多微晶合金材料,正在對人類產生深遠影響,已徹底改變了人們的思維方式。
2005年,中國微米納米技術學會正式成立,標志著我國的微納米應用技術起步,在滿足功能材料個性需要方面與發達國家站到了同一起跑線上。
中國微米納米技術學會會員單位的科研人員將微納米技術應用在特種減摩合金材料領域,先後開發出了為滿足某些單項性能有特殊需求的微晶合金材料,如航空發動機用輕體鎂基微晶合金、耐高溫的鎳基微晶合金、要求高度可靠性的銀基微晶合金等。特種微晶軸承材料不僅填補了減摩材料國內的空白,而且從材料的單項性能方面保持了與世界微晶合金技術的同步發展。
2009年,中科院沈陽金屬研究所、沈陽鑄造研究所、沈陽理工大學等微納米技術應用研究領域的專家們,開展產學研聯合攻關;研發出一整套微合金化處理及低溫急冷等聯合熔鑄工藝技術(俗稱三次熔煉工藝法),實現了鋅基微晶合金的制備;已有四種鋅基微晶合金材料在國內已經實現了批量生產,其中包括具有超低減摩系數的微晶鋅基合金LZA3805,具有較大PV值特性的微晶鋅基合金LZA4008,具有超耐磨特性的微晶鋅基合金LZA4205,具有良好抗沖擊特性的微晶鋅基合金LZA4510等。
鋅基微晶合金可以滿足單項性能特殊要求的特性,是區別於傳統普通減摩合金的重要標志,為裝備製造業實現減摩材料的定製化生產,滿足了設備製造的個性化需求,為實現裝備製造的高效率、高精度、高可靠性、低成本等方面提供了有力的保障。
2010年,採用鋅基微晶合金製造的軸瓦、軸套、蝸輪、滑板、絲母等系列減摩產品,已經成功地在鍛壓設備製造行業、數控機床製造行業、減變速機製造行業、重型礦山設備製造行業、工程機械製造行業中得到了應用。
鋅基微晶合金產品以其高可靠性及穩定性成功替代傳統減摩合金和新型減摩合金產品,取得了良好的社會效益和巨大的經濟效益,標志我國鋅基合金的發展進入了「微晶合金」時代!
2. 巴氏合金於哈氏合金材質有什麼區別
產品名稱:哈氏合金/C-276/UNS N10276
國際通稱:哈氏合金、C-276、INCONEL Alloy C-276、HC-276、Hastelloy C-276、UNS N10276、W.-Nr. 2.4819、ATI C-276、Nicrofer 5716 hMoW-Alloy C-276、NAS NW276
執行標准:ASTM B575/ASME SB-575、ASTM B574/ASME SB-574、ASTM B622/ASME SB-622、ASTM B619/ASME SB-619、ASTM B366/ASME SB-366、ASTM B564/ASME SB-564
主要成分:碳(C)≤0.01,錳(Mn)≤1.00,鎳(Ni)≥57,硅(Si)≤0.08磷(P)≤0.04,硫(S)≤0.03,鉻(Cr)14.5~16.5,鐵(Fe)4.0~7.0,鉬(Mo)15.0~17.0,鎢(W)3.0~4.5,鈷(Co) ≤2.5
物理性能:C-276密度:8.9g/cm3, 熔點:1325-1370 ℃,磁性:無
熱處理:1150-1175℃之間保溫1-2小時,快速空冷或水冷。
機械性能:抗拉強度:σb≥690Mpa,屈服強度σb≥275Mpa:延伸率:δ≥40%,硬度≤100(HRB)
耐腐蝕性及主要使用環境:
哈氏合金 C-276是一種含鎢的鎳-鉻-鉬合金,極低的硅碳含量,被認為是萬能的抗腐蝕合金。該合金具有以下特性:①在氧化和還原兩氛圍狀態中,對大多數腐蝕介質具有優異的耐腐蝕性能。②有出色的耐點蝕、縫隙腐蝕和應力腐蝕性能。較高的鉬、鉻含量使合金能夠耐氯離子腐蝕,鎢元素進一步提高了耐蝕性。同時,C-276合金是僅有的幾種耐潮濕氯氣、次氯酸鹽及二氧化氯溶液腐蝕的材料之一,對高濃度的氯化鹽溶液如氯化鐵和氯化銅有顯著的耐蝕性。適用於各種濃度的硫酸溶液,是少數幾種能應用於熱濃硫酸溶液的材料之一。
配套焊接材料及焊接工藝:哈氏合金C-276焊接材料選用ERNiCrMo-4焊絲和ENiCrMo-4焊條,焊材尺寸有Φ1.0、1.2、2.4、3.2、4.0,產地為:美國哈氏、美國SMC和德鎳,焊接工藝及指導書歡迎來電索取。
庫存情況:C-276合金板庫存現貨尺寸有0.38mm-45mm,棒材庫存現貨尺寸有Φ12mm-Φ320mm,管材管件及其他可根據客戶要求定做。材料產地主要有美國哈氏haynes、美國SMC、美國冶聯科技ATI、德國蒂森克虜伯VDM。提供原廠材質證明書、報關單及原產地證明文件。
應用領域有:電廠脫硫脫硝環保、石油化工裝備、煤化工、氟化工、精細化工、PTA、航空製造、海洋平台、海水淡化、造紙機械、制葯設備、換熱設備、電化學、冶金、核能、氯鹼、造船、水泥製造、復合板、醋酸醋酐、制鹽及板式換熱器、波紋管膨脹節等行業和產品。
3. 球磨機的主軸承採用滑動軸承有什麼優點與缺點
優點:滑動軸承的軸承襯採用巴氏合金材料,具有良好的摩擦相容性、順應性和嵌入性,非常適合如球磨機這樣的重載、低速,並伴有沖擊現象的機械設備的要求,因此在實際生產中有著廣泛的應用。
缺點:滑動軸承的缺點可分為以下三點:
①能耗高:由於滑動摩擦力遠大於滾動摩擦力,因此會引起大量熱量,能耗較多。據實際顯示,滑動軸承支承的球磨機的軸承與軸瓦的接觸面積最少達75%,摩擦功耗理論上約占總裝機容量的1/3。
②維修困難:雖然滑動軸承的結構簡單,但是巴氏合金的澆鑄工藝復雜,必須經過巴氏合金材料的配比、熔煉、軸承座的清洗、預熱、掛錫和巴氏合金澆鑄以及研刮,沒到工序都有嚴格的技術要求,因此易出現廢品。
③保養復雜:主軸承工作時滑動摩擦及熱物料通過空心軸的結果不斷產生熱量,甚至發生「燒瓦」現象。因此主軸上必須安裝一套冷卻裝置。