QAl9-4 是铝青铜家族中应用广泛的通用牌号,成分严格控制为铜 86%-88%、铝 8%-10%、铁 3%-5%,杂质总含量≤0.5%。9% 左右的铝为合金提供基础强度,4% 的铁通过细化晶粒与形成耐磨相提升性能,室温抗拉强度 600-650MPa,布氏硬度 170-190HB,延伸率 16%-19%,成为船舶、机械、化工等领域中等载荷耐蚀部件的首选材料。
铁的强化与耐磨机制是其性能核心。铝与铜在高温下形成 Cu₃Al 强化相(硬度 HV350),为合金奠定强度基础;铁以 Fe₃Al 颗粒(直径 15-25nm)均匀分布于基体,像 “微观耐磨质点” 一样提升抗磨损能力,同时将晶粒尺寸从 50μm 细化至 25μm,减少晶界失效风险。在淡水环境中,QAl9-4 的年腐蚀速率仅 0.02mm,比普通黄铜降低 50%;在含轻微泥沙的水中,磨损速率比无铁铝青铜降低 30%。某船舶厂将其用于螺旋桨轴套,在海水润滑与中等载荷(150kN)下,轴套使用寿命达 5 年,比铜锡合金轴套延长 2 倍,且无需频繁更换润滑油。
力学性能适配通用中等载荷场景。室温屈服强度 350-380MPa,既能承受船舶轴套、机械齿轮等部件的中等载荷,又具备一定韧性(冲击韧性≥45J/cm²),避免冲击断裂。某通用机械厂的 QAl9-4 传动齿轮,在 1000r/min 转速与 120kN 扭矩下运行 3 年,齿面磨损量仅 0.03mm,无断齿现象,传动效率保持初始值的 95% 以上。其高温性能稳定,300℃时抗拉强度仍保持 450MPa,某化工设备的 QAl9-4 管道配件,在 250℃高温介质中使用,无变形或腐蚀,满足化工生产的长期稳定性要求。
加工工艺兼顾成型性与性能。热加工温度控制在 850-900℃,此时合金处于 α+β 双相区,塑性达峰值(伸长率≥22%),单道次锻造变形量可达 35%。某船舶配件厂的 QAl9-4 法兰(直径 800mm),经 2 火次锻造后,平面度误差≤0.05mm,密封性能达 1×10⁻⁶Pa・m³/s,满足海水管道的密封要求。冷加工性能适中,冷轧道次变形量 20%-25%,中间需经 600℃×1 小时退火恢复塑性,某精密轴套厂的 QAl9-4 管材,经冷拔后圆度误差≤0.01mm,配合间隙控制在 0.005-0.01mm,与轴的配合精度达 H7/h6 级。
焊接采用氩弧焊工艺,选用含铝 9%、铁 4% 的铝青铜专用焊丝,焊前预热至 250℃以减少焊接应力,焊后经 650℃×1 小时退火,消除焊接热影响区的脆性组织,接头强度达母材的 85%,耐蚀性与母材一致。某海水冷却管道焊接后,经 10000 小时盐雾测试,焊缝处无泄漏或腐蚀,完全满足海洋环境使用需求。
制备工艺注重铁的均匀分布。采用工频炉 1050℃熔炼,铁以纯铁块形式加入,铝以纯铝块投入,搅拌 30 分钟(速率 25r/min),确保成分均匀。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 Fe₃Al 相充分析出,稳定性能。
应用场景覆盖多领域:船舶螺旋桨轴套、通用机械传动齿轮、化工管道配件、自来水设备叶轮、纺织机械罗拉等。在某沿海城市的自来水输送项目中,QAl9-4 制作的水泵叶轮与管道配件,在含轻微盐分的自来水中使用 6 年,无锈蚀或磨损,设备故障率从 8% 降至 2%,充分彰显其 “通用适配 + 耐蚀耐磨” 的核心价值。
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