滑動(dòng)軸承合金常用

錫基軸承合金(又稱巴氏合金)的表示方法與其它鑄造非鐵金屬的牌號(hào)表示方法相同，例如ZSnSb4Cu4表示含銻的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%、含銅的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的錫基軸承合金。巴氏合金的價(jià)格較貴，且力學(xué)性能較低，通常是采用鑄造的方法將其鑲鑄在鋼(08鋼)的軸瓦上形成雙金屬軸承使用。

(1)錫基軸承合金是以錫為基礎(chǔ)，加入銻、銅等元素組成的合金。其優(yōu)點(diǎn)是具有良好的塑性、導(dǎo)熱性和耐蝕性，而且摩擦系數(shù)和膨脹系數(shù)小，適合于制作重要軸承，如汽輪機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)和壓氣機(jī)等大型機(jī)器的低速軸瓦。缺點(diǎn)是疲勞強(qiáng)度低，工作溫度較低(不高于150℃)，這種軸承合金價(jià)最較貴。

(2)鉛基軸承合金是以鉛為基體，加入銻、錫、銅等合金元素組成的合金。鉛基軸承合金的強(qiáng)度、硬度、導(dǎo)熱性和耐蝕性均比錫基軸承合金低，而且摩擦系數(shù)較大，但價(jià)格便宜。適合于制造中、低載荷的軸瓦，如汽車、拖拉機(jī)曲軸軸承、鐵路車輛軸承等。

銅基軸承合金通常有錫青銅與鉛青銅。銅基軸承合金具有高的疲勞強(qiáng)度和承載能力，優(yōu)良的耐磨性，良好的導(dǎo)熱性，摩擦系數(shù)低，能在250℃以下正常工作。適合于制造高速、重載下工作的軸承，如高速柴油機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承等。

鋁基軸承合金是以鋁為基礎(chǔ)，加入錫等元素組成的合金。這種合金的優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)熱性、耐蝕性、疲勞強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度均高，而且價(jià)格便宜。缺點(diǎn)是膨脹系數(shù)較大，抗咬合性差。目前以高錫鋁基軸承合金應(yīng)用最廣泛。適合于制造高速(13m/s)、重載(3200MPa)的發(fā)動(dòng)機(jī)軸承。

1、足夠的強(qiáng)度和硬度;2、高的耐磨性和小的摩擦系數(shù);3、足夠的塑性和韌性，較高的抗疲勞強(qiáng)度;4、良好的耐熱性級(jí)耐蝕性;5、良好的磨合性。

滑動(dòng)軸承合金應(yīng)具備軟硬兼?zhèn)涞睦硐氲慕M織:(1)軟基體和均勻分布的硬質(zhì)點(diǎn)(2)硬基體上分布著軟質(zhì)點(diǎn)。軸承在工作時(shí)，軟的組織首先被磨損下凹，可儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，形成連續(xù)分布的油膜，硬的組成部分則起著支承軸頸的作用。這樣，軸承與軸頸的實(shí)際接觸面積大大減少，使軸承的摩擦減少。

一、鋅基合金的發(fā)展1930年"二戰(zhàn)"前夕，德國(guó)為了解決銅資源緊缺和高成本的問(wèn)題，開(kāi)始尋找錫青銅、鉛黃銅及巴氏合金的替代品，啟動(dòng)了新一代滑動(dòng)軸承合金的研究。

1935年，德國(guó)經(jīng)過(guò)近五年的研究，發(fā)現(xiàn)鑄造鋅基合金和鑄造鋁基合金的力學(xué)性能和減摩性能均可以超過(guò)銅基合金和巴氏合金。

1938年德國(guó)成功地使用鑄造鋅基合金替代錫青銅、鋁青銅和使用鑄造鋁基合金替代了巴氏合金等用來(lái)制造軸瓦(套)產(chǎn)品，而且裝備到軍事坦克和汽車中并取得良好的效果。

1939-1943年"二戰(zhàn)"期間，德國(guó)鑄造鋅基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(guó)際鉛鋅組織的高度關(guān)注和重視。

1959年，國(guó)際鉛鋅組織成員單位聯(lián)合啟動(dòng)了一項(xiàng)科研計(jì)劃，命名為"LONG-S PLAN"，其宗旨是研發(fā)一種比銅基合金和巴氏合金的性能更高、使用壽命更長(zhǎng)的新一代減摩合金，在該計(jì)劃中將此研發(fā)中的減摩合金稱之為long-s metal。

1961-1963年間，國(guó)際鉛鋅組織成員單位率先研制出鋁基long-s metal減摩合金，牌號(hào)分別為AS7、AS12、AS20等。鋁基合金AS7、AS12首先被應(yīng)用在汽車上替代了傳統(tǒng)的銅基合金軸瓦，使汽車的高速性能得到了很大提高，促進(jìn)了汽車工業(yè)快速發(fā)展;在此之后鋁基合金AS20又在大、中型電動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)、水輪機(jī)、工業(yè)泵、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等高速、中低載荷的工況下得到了應(yīng)用，替代了傳統(tǒng)的巴氏合金，促進(jìn)了裝備制造業(yè)的快速發(fā)展。

上世紀(jì)70年代初期，加拿大Norand Mines Limied研究中心與美國(guó)Zastern公司合作，研制出鋅基long-s metal減摩合金ZA8、ZA12、ZA27等，并將ZA27減摩合金應(yīng)用在軋鋼機(jī)、壓力機(jī)、齒輪箱、磨煤機(jī)、空調(diào)、精密機(jī)床等低速、重載的工作場(chǎng)合，全面替代了傳統(tǒng)的銅基合金減摩材料。

新一代long-s metal減摩合金的問(wèn)世受到國(guó)際上廣大用戶的極大關(guān)注，許多工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都在long-s metal研發(fā)上投入更多的人力、物力，僅美國(guó)就有數(shù)十家公司開(kāi)發(fā)long-s metal鋁基、鋅基等系列減摩合金。

由于long-s metal具有優(yōu)良的減摩性、較好的經(jīng)濟(jì)性，在制造業(yè)領(lǐng)域迅速得到推廣并全面替代銅基合金、巴氏合金等傳統(tǒng)減摩合金，具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

后來(lái)人們稱long-s metal軸承合金為新型減摩合金。

美國(guó)Zastern公司技術(shù)顧問(wèn)Mr.Bess在其介紹"LONG-S PLAN"文章中指出:研制經(jīng)濟(jì)型long-s metal鋅基合金的目的，不僅僅是要在傳統(tǒng)軸承合金能夠勝任的場(chǎng)合替代它們，更重要的是通過(guò)long-s技術(shù)，使long-s metal應(yīng)用于銅基合金和巴氏合金在強(qiáng)度、耐磨性不能滿足要求的場(chǎng)合。

據(jù)Mr.Bess當(dāng)時(shí)的預(yù)測(cè):"long-s metal鋅基合金在近期會(huì)有一個(gè)很大的發(fā)展，其生產(chǎn)規(guī)模和銷售市場(chǎng)將迅速擴(kuò)大，二十一世紀(jì)將是long-s metal 鋅基合金的全盛時(shí)期。"

二、國(guó)內(nèi)鋅基合金的發(fā)展

緣于新型long-s metal鋅基合金與傳統(tǒng)的巴氏合金皆可用于制造滑動(dòng)軸承，而且制造成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于巴氏合金，故long-s metal被國(guó)內(nèi)音譯為"龍氏合金"，業(yè)內(nèi)稱long-s metal為新型減摩合金，更多人習(xí)慣稱之為新型軸承合金。

1982年，國(guó)家鑄造技術(shù)的歸口單位沈陽(yáng)鑄造研究所，引進(jìn)了美國(guó)ASTM B791-1979標(biāo)準(zhǔn)中l(wèi)ong-s metal ZA27鋅基合金，經(jīng)過(guò)近二年的消化吸收，開(kāi)發(fā)出了國(guó)產(chǎn)鋅基ZA27新型軸承合金，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為ZA27-2，標(biāo)志了我國(guó)新型減摩合金的發(fā)展拉開(kāi)了序幕。

1985年，由時(shí)任遼寧省副省長(zhǎng)陳淑芝女士的倡導(dǎo)和沈陽(yáng)鑄造研究所有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下，成立了由沈陽(yáng)鑄造研究所的技術(shù)精英組成的沈陽(yáng)軸瓦材料研究所，專門從事引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的long-s metal技術(shù)，以推動(dòng)國(guó)內(nèi)"龍氏合金"技術(shù)的發(fā)展及推廣。

1991年，沈陽(yáng)軸瓦材料研究所首先在鋅基ZA27-2合金的基礎(chǔ)上，研究開(kāi)發(fā)了高鋁鋅基ZA303合金材料，解決了ZA27-2低溫脆性等缺點(diǎn)，并與當(dāng)年通過(guò)了沈陽(yáng)市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)科學(xué)技術(shù)成果鑒定，自此"龍氏合金"技術(shù)在國(guó)內(nèi)各大高等院校和科研單位進(jìn)行大范圍的擴(kuò)散和技術(shù)交流，推動(dòng)了我國(guó)"龍氏合金"的快速發(fā)展。

三、鋅基合金進(jìn)入了"微晶合金"時(shí)代

1990年7月，第一屆國(guó)際納米科學(xué)技術(shù)會(huì)議在美國(guó)巴爾的摩舉辦，標(biāo)志著納米科學(xué)技術(shù)的正式誕生，該會(huì)議正式宣布納米材料科學(xué)為材料科學(xué)的一個(gè)新分支。

1999年，納米技術(shù)走向市場(chǎng)，基于納米技術(shù)的產(chǎn)品全球年總營(yíng)業(yè)額高達(dá)到500億美元;一些國(guó)家紛紛制定相關(guān)戰(zhàn)略或者計(jì)劃，投入巨資搶占納米技術(shù)戰(zhàn)略高地。日本設(shè)立納米材料研究中心，把納米技術(shù)列入新5年科技基本計(jì)劃的研發(fā)重點(diǎn);德國(guó)專門建立納米技術(shù)研究網(wǎng);美國(guó)將納米計(jì)劃視為下一次工業(yè)革命的核心;中國(guó)也將納米科技列為中國(guó)的"973計(jì)劃"。

2001年，源自納米技術(shù)所衍生出來(lái)的一個(gè)技術(shù)分支---微納米應(yīng)用技術(shù)。發(fā)達(dá)國(guó)家的微納米應(yīng)用技術(shù)在基礎(chǔ)材料領(lǐng)域已經(jīng)得到應(yīng)用并取得了驚人的成果，尤其是應(yīng)用微納米技術(shù)制造出的許多微晶合金材料，正在對(duì)人類產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，已徹底改變了人們的思維方式。

2005年，中國(guó)微米納米技術(shù)學(xué)會(huì)正式成立，標(biāo)志著我國(guó)的微納米應(yīng)用技術(shù)起步，在滿足功能材料個(gè)性需要方面與發(fā)達(dá)國(guó)家站到了同一起跑線上。

中國(guó)微米納米技術(shù)學(xué)會(huì)會(huì)員單位的科研人員將微納米技術(shù)應(yīng)用在特種減摩合金材料領(lǐng)域，先后開(kāi)發(fā)出了為滿足某些單項(xiàng)性能有特殊需求的微晶合金材料，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(bǔ)了減摩材料國(guó)內(nèi)的空白，而且從材料的單項(xiàng)性能方面保持了與世界微晶合金技術(shù)的同步發(fā)展。

2009年，中科院沈陽(yáng)金屬研究所、沈陽(yáng)鑄造研究所、沈陽(yáng)理工大學(xué)等微納米技術(shù)應(yīng)用研究領(lǐng)域的專家們，開(kāi)展產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān);研發(fā)出一整套微合金化處理及低溫急冷等聯(lián)合熔鑄工藝技術(shù)(俗稱三次熔煉工藝法)，實(shí)現(xiàn)了鋅基微晶合金的制備;目前已有四種鋅基微晶合金材料在國(guó)內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，其中包括具有超低減摩系數(shù)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(xiàng)性能特殊要求的特性，是區(qū)別于傳統(tǒng)普通減摩合金的重要標(biāo)志，為裝備制造業(yè)實(shí)現(xiàn)減摩材料的定制化生產(chǎn)，滿足了設(shè)備制造的個(gè)性化需求，為實(shí)現(xiàn)裝備制造的高效率、高精度、高可靠性、低成本等方面提供了有力的保障。

2010年，采用鋅基微晶合金制造的軸瓦、軸套、蝸輪、滑板、絲母等系列減摩產(chǎn)品，已經(jīng)成功地在鍛壓設(shè)備制造行業(yè)、數(shù)控機(jī)床制造行業(yè)、減變速機(jī)制造行業(yè)、重型礦山設(shè)備制造行業(yè)、工程機(jī)械制造行業(yè)中得到了應(yīng)用。

鋅基微晶合金產(chǎn)品以其高可靠性及穩(wěn)定性成功替代傳統(tǒng)減摩合金和新型減摩合金產(chǎn)品，取得了良好的社會(huì)效益和巨大的經(jīng)濟(jì)效益，標(biāo)志我國(guó)鋅基合金的發(fā)展進(jìn)入了"微晶合金"時(shí)代!