QAl9-5-1-1 是多元素強化的高強度鋁青銅,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%,雜質總含量≤0.5%。9% 的鋁為基礎強化元素,5% 的鐵、1% 的錳與 1% 的鎳形成協同作用,室溫抗拉強度 700-750MPa,布氏硬度 200-220HB,延伸率 14%-17%,成為礦山、冶金等 “重載 + 腐蝕” 工況的專用材料。
鐵錳鎳協同強化機制是其性能核心。鋁與銅形成 Cu?Al 強化相(體積分數 20%),提供基礎強度;鐵以 Fe?Al 顆粒(直徑 20-30nm)提升耐磨性與細化晶粒;錳與鎳則優化基體韌性與耐蝕性,錳抑制 Fe?Al 相過度聚集,鎳與銅形成固溶體增強抗海水腐蝕能力。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 破碎機襯板,破碎鐵礦石時使用壽命達 1200 小時,比 QAl9-4 襯板延長 40%,且破碎效率穩定,無明顯襯板變形。
力學性能適配重載工況。室溫屈服強度 420-450MPa,延伸率 14%-17%,既能承受重載沖擊,又具備一定韌性;400℃高溫下抗拉強度仍保持 550MPa,某冶金廠的 QAl9-5-1-1 熱礦輸送帶托輥,在 350℃高溫礦料沖刷下使用 4 年,無變形或開裂,托輥厚度減薄量僅 0.08mm,遠優于普通鋁青銅托輥(2 年即需更換)。其抗疲勞性能優異,在 180MPa 交變應力下,10?次循環無裂紋,某重型機械的 QAl9-5-1-1 傳動軸,在高頻重載下運行 5 年,無疲勞損壞,保障設備連續生產。
加工工藝需平衡強度與成型性。熱加工溫度控制在 880-930℃,此時合金處于 β 相區,塑性達峰值(伸長率≥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%。某礦山設備的 QAl9-5-1-1 顎板(重量 800kg),經 3 火次鍛造后,鍛件致密度達 99.8%,無內部疏松缺陷,滿足重載破碎需求。冷加工道次變形量 15%-20%,中間經 650℃×1 小時退火恢復塑性,某精密軸套廠的 QAl9-5-1-1 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,選用含鋁 9%、鐵 5%、錳 1%、鎳 1% 的專用焊絲,焊前預熱至 300℃,焊后經 700℃×1 小時退火,接頭強度達母材的 85%,耐蝕性與母材一致。某冶金管道焊接后,在 2.5MPa 壓力下無泄漏,焊縫處經 5000 小時磨損測試,無明顯凹陷。
制備工藝強調元素均勻性。采用真空感應爐 1100℃熔煉(真空度≤10?3Pa),鐵、錳、鎳以合金形式加入,避免單獨加入導致的偏析;鋁以純鋁塊投入,攪拌 40 分鐘確保均勻。鑄錠經 800℃×5 小時均勻化處理,消除枝晶偏析;熱軋時道次變形量 25%,終軋溫度≥850℃;冷軋后經 600℃×2 小時時效處理,促進強化相均勻析出。
應用場景集中在重載腐蝕領域:礦山破碎機襯板、冶金熱礦托輥、重型機械傳動軸、水泥設備研磨體、海洋平臺連接件等。在某鋼鐵廠的熱燒結礦輸送項目中,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 5 年,比 QAl9-4 滾筒延長 25%,大幅降低維護成本,充分體現其 “重載 + 耐蝕耐磨” 的核心優勢。
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