QAl9-2 是含錳鋁青銅的典型牌號,成分組成為銅 88%-90%、鋁 8%-10%、錳 1.5%-2.5%,雜質總含量≤0.5%。9% 的鋁提供基礎強度,2% 的錳細化晶粒并提升耐磨性,室溫抗拉強度 650-700MPa,布氏硬度 180-200HB,延伸率 15%-18%,成為機床、水泵等 “中等重載 + 耐磨” 工況的專用材料。
錳的細化耐磨機制是其性能核心。鋁與銅形成 Cu?Al 強化相(體積分數 15%-18%),為合金提供基礎強度;錳則通過抑制晶粒長大,將晶粒尺寸從 40μm 細化至 20μm,同時形成 MnAl?硬質相(直徑 15-20nm),均勻分布于基體,使合金耐磨性比不含錳的 QAl9 提升 25%。某機床廠的 QAl9-2 導軌襯套,在潤滑油潤滑下運行 10000 小時,磨損量僅 0.03mm,比 QAl7 襯套延長 50% 使用壽命。錳還能改善合金的鑄造性能,減少氣孔與夾雜,某水泵廠的 QAl9-2 葉輪,鑄造后無內部缺陷,水力效率保持 90% 以上。
力學性能適配耐磨中等重載。室溫屈服強度 380-420MPa,既能承受機床導軌、水泵葉輪的中等載荷,又因錳的細化作用,具備一定韌性(沖擊韌性≥50J/cm2),某機床的 QAl9-2 傳動齒輪,在過載沖擊下,無斷齒現象。其耐蝕性在淡水與輕度工業水中表現穩定,年腐蝕速率 0.022mm,某自來水廠的 QAl9-2 水泵軸,在含泥沙的自來水中運行 6 年,無銹蝕或磨損導致的密封失效。
加工工藝需適配錳的特性。熱加工溫度控制在 850-900℃,此時合金處于 α+β 相區,塑性良好(伸長率≥20%),單道次鍛造變形量 35%,某重型機床的 QAl9-2 主軸毛坯,經 3 火次鍛造后,鍛件流線沿軸線分布,力學性能各向異性≤5%。冷加工性能適中,冷軋道次變形量 20%-25%,中間經 600℃×1 小時退火,恢復塑性,某精密軸套的 QAl9-2 管材,經冷拔后圓度誤差≤0.01mm,配合間隙控制在 0.005-0.01mm。
焊接采用氬弧焊工藝,選用含錳 2% 的鋁青銅焊絲,焊前預熱至 250℃,焊后經 650℃×1 小時退火,消除焊接應力,接頭強度達母材的 85%,某機床管路焊接后,在 1.5MPa 壓力下無泄漏,焊縫處耐磨性能與母材一致。
制備工藝注重錳的均勻分布。采用工頻爐 1050℃熔煉,錳以錳銅中間合金(錳含量 20%)形式加入,避免錳直接加入時的燒損;鋁以純鋁塊投入,攪拌 30 分鐘(速率 25r/min),確保元素均勻。鑄錠經 750℃×4 小時均勻化處理,消除枝晶偏析;熱軋時道次變形量 30%,終軋厚度根據成品需求控制在 5-50mm;冷軋后經 580℃×1.5 小時時效處理,促進 Cu?Al 與 MnAl?相析出,穩定性能。
應用場景集中在耐磨中等重載領域:機床導軌襯套、水泵葉輪與軸、通用機械傳動齒輪、自來水設備部件、紡織機械羅拉等。在某數控機床項目中,QAl9-2 制作的導軌與齒輪部件,不僅因耐磨性延長維護周期(從 6 個月至 1 年),還因錳細化帶來的尺寸穩定性,使機床加工精度保持誤差≤0.005mm,充分彰顯其 “錳細化 + 耐磨重載” 的核心價值。
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