QAl9-2 是含锰铝青铜的典型牌号,成分组成为铜 88%-90%、铝 8%-10%、锰 1.5%-2.5%,杂质总含量≤0.5%。9% 的铝提供基础强度,2% 的锰细化晶粒并提升耐磨性,室温抗拉强度 650-700MPa,布氏硬度 180-200HB,延伸率 15%-18%,成为机床、水泵等 “中等重载 + 耐磨” 工况的专用材料。
锰的细化耐磨机制是其性能核心。铝与铜形成 Cu₃Al 强化相(体积分数 15%-18%),为合金提供基础强度;锰则通过抑制晶粒长大,将晶粒尺寸从 40μm 细化至 20μm,同时形成 MnAl₆硬质相(直径 15-20nm),均匀分布于基体,使合金耐磨性比不含锰的 QAl9 提升 25%。某机床厂的 QAl9-2 导轨衬套,在润滑油润滑下运行 10000 小时,磨损量仅 0.03mm,比 QAl7 衬套延长 50% 使用寿命。锰还能改善合金的铸造性能,减少气孔与夹杂,某水泵厂的 QAl9-2 叶轮,铸造后无内部缺陷,水力效率保持 90% 以上。
力学性能适配耐磨中等重载。室温屈服强度 380-420MPa,既能承受机床导轨、水泵叶轮的中等载荷,又因锰的细化作用,具备一定韧性(冲击韧性≥50J/cm²),某机床的 QAl9-2 传动齿轮,在过载冲击下,无断齿现象。其耐蚀性在淡水与轻度工业水中表现稳定,年腐蚀速率 0.022mm,某自来水厂的 QAl9-2 水泵轴,在含泥沙的自来水中运行 6 年,无锈蚀或磨损导致的密封失效。
加工工艺需适配锰的特性。热加工温度控制在 850-900℃,此时合金处于 α+β 相区,塑性良好(伸长率≥20%),单道次锻造变形量 35%,某重型机床的 QAl9-2 主轴毛坯,经 3 火次锻造后,锻件流线沿轴线分布,力学性能各向异性≤5%。冷加工性能适中,冷轧道次变形量 20%-25%,中间经 600℃×1 小时退火,恢复塑性,某精密轴套的 QAl9-2 管材,经冷拔后圆度误差≤0.01mm,配合间隙控制在 0.005-0.01mm。
焊接采用氩弧焊工艺,选用含锰 2% 的铝青铜焊丝,焊前预热至 250℃,焊后经 650℃×1 小时退火,消除焊接应力,接头强度达母材的 85%,某机床管路焊接后,在 1.5MPa 压力下无泄漏,焊缝处耐磨性能与母材一致。
制备工艺注重锰的均匀分布。采用工频炉 1050℃熔炼,锰以锰铜中间合金(锰含量 20%)形式加入,避免锰直接加入时的烧损;铝以纯铝块投入,搅拌 30 分钟(速率 25r/min),确保元素均匀。铸锭经 750℃×4 小时均匀化处理,消除枝晶偏析;热轧时道次变形量 30%,终轧厚度根据成品需求控制在 5-50mm;冷轧后经 580℃×1.5 小时时效处理,促进 Cu₃Al 与 MnAl₆相析出,稳定性能。
应用场景集中在耐磨中等重载领域:机床导轨衬套、水泵叶轮与轴、通用机械传动齿轮、自来水设备部件、纺织机械罗拉等。在某数控机床项目中,QAl9-2 制作的导轨与齿轮部件,不仅因耐磨性延长维护周期(从 6 个月至 1 年),还因锰细化带来的尺寸稳定性,使机床加工精度保持误差≤0.005mm,充分彰显其 “锰细化 + 耐磨重载” 的核心价值。
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