CuAl8Fe3 通过 “8% 铝 + 3% 铁” 的复合强化,在铝青铜中构建高强度耐磨特性,成分范围:铜 87.0%-89.0%,铝 7.0%-9.0%,铁 2.0%-4.0%,锰≤0.5%。铁的加入使合金形成 FeAl₃硬质点,硬度提升 30%,成为承受重载摩擦部件的首选材料。
3% 的铁是耐磨性能的核心。这些直径 5-10μm 的 FeAl₃颗粒均匀分布在铜铝基体中,像微型耐磨颗粒降低摩擦系数至 0.15,比 CuAl8 减少 17%。某轧钢机的 CuAl8Fe3 轧辊轴承在 80℃油温下,PV 值(压力 × 速度)达 25MPa・m/s,磨损速率仅 0.001mm/h,使用寿命是 CuAl8 的 2 倍。
铁与铝的协同作用使抗拉强度提升至 650-700MPa,布氏硬度 180-200HB,延伸率 12%-15%。某矿山破碎机的 CuAl8Fe3 偏心轴套在冲击载荷下,工作表面形成 0.1mm 厚的耐磨层,运行 800 小时后磨损量仅 0.2mm,比高锰钢衬套延长寿命 50%。
耐蚀性在淡水与弱酸性环境中表现优异,年腐蚀速率 0.015mm。某水轮机的 CuAl8Fe3 导叶在含沙量 1% 的河水中,抗气蚀性能比 CuAl8 提升 40%,叶片使用寿命达 5 年。其焊接性能通过特殊工艺保障,采用镍基焊丝焊接后,焊缝硬度达 170HB,满足承载要求。
制备工艺需控制铁相分布,熔炼时铁以 Fe-Al 中间合金形式加入(温度 1150℃),搅拌 20 分钟避免偏析。铸造采用金属型,冷却速度 80℃/s,获得细晶组织(晶粒尺寸 50-70μm)。800℃固溶处理后空冷,再经 450℃时效 2 小时,使铁相均匀析出,强度提升 15%。
应用集中在重载摩擦领域:重型机械的齿轮(模数 10mm 以上)齿面接触强度达 1000MPa;工程机械的履带销套承受 300kN 压力无塑性变形;注塑机的螺杆衬套耐塑料熔体磨损,使用寿命达 1 万模次。
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