支座專用滑動(dòng)合金材料、合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種支座專用滑動(dòng)合金材料、合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件及其制造方法。以該合金材料的總重量為基準(zhǔn)，其成分組成包括：硅0.9?1.5％、鐵≤0.50％、銅≤0.10％、錳0.60?1.1％、鎂0.8?1.3％、鉻≤0.25％、鋅≤0.20％、鈦≤0.1％以及鋁余量。該結(jié)構(gòu)件是采用上述特定成分組成的合金材料經(jīng)過熱處理、拉伸去除應(yīng)力、雙級時(shí)效及滑動(dòng)面等線速度滾壓處理等步驟制造得到的。該結(jié)構(gòu)件為一體的結(jié)構(gòu)件，其力學(xué)性能、機(jī)械性能、耐磨性、滑動(dòng)面粗糙度、耐腐蝕性，及與聚四氟乙烯滑板或改性超高分子量聚乙烯滑板等的滑動(dòng)摩擦系數(shù)，均優(yōu)于國家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，且其屈服強(qiáng)度為280MPa以上，滑動(dòng)面的粗糙度Ra為1.0μm以下。
【專利說明】
支座專用滑動(dòng)合金材料、合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于合金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種支座專用滑動(dòng)合金材料、支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件及其制造方法，該合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件可以用于橋梁和建筑等領(lǐng)域的支座中。
【背景技術(shù)】
[0002]支座中的滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件，如球型支座滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件(即中間板或球冠襯板)，目前有三種:一、在碳鋼球面表面鍍一層鉻達(dá)到防腐的目的。通過拋光鍍鉻層來保證表面粗糙度Ra〈
1.6μπι。整個(gè)中間板為“非一體部件”。鍍鉻層需要打磨，在邊角處碳鋼易出現(xiàn)裸露而導(dǎo)致部件防腐失效，打磨后的鍍鉻層基本上都達(dá)不到厚度大于ΙΟΟμπι的技術(shù)要求，成本高，需要第三方鍍鉻，污染環(huán)境。這個(gè)方案已經(jīng)基本被淘汰。二、在碳鋼球面包裹鏡面不銹鋼，與碳鋼接口處焊接連接。鏡面不銹鋼板粗糙度Ra〈0.8μπι。整個(gè)球冠襯板為“非一體部件”，在使用過程中，由于不銹鋼屈服強(qiáng)度較低，易起鼓，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活等問題。此外，在碳鋼與不銹鋼板的焊接口，焊接材料會(huì)產(chǎn)生化學(xué)和電化學(xué)腐蝕，焊條質(zhì)量焊工水平等因素有導(dǎo)致脫焊的風(fēng)險(xiǎn)，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)件防腐失效。三、歐洲支座標(biāo)準(zhǔn)ΕΝ1337-2包含有鋁合金材料作為滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件的相關(guān)內(nèi)容:招合金Al_Mg6M或Al-Si7MgTF表面陽極電鍍鋁層，整個(gè)球冠襯板為非一體部件，通過拋光氧化膜來保證表面粗糙度符合要求。由于材質(zhì)成分問題及沒有恰當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚭屠烊?yīng)力問題，導(dǎo)致鋁合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度低和耐磨性差等問題。同時(shí)，電鍍層脫落會(huì)導(dǎo)致腐蝕問題，鍍膜過程污染環(huán)境，不適于推廣使用。也由于上述種種原因，該鋁合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件在中國國內(nèi)沒有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種支座專用滑動(dòng)合金材料、一種支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件及其制造方法。本發(fā)明提供的支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件為一體的結(jié)構(gòu)件，具有較好的力學(xué)性能、機(jī)械性能、耐磨性、滑動(dòng)面粗糙度及耐腐蝕性等性能。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明首先提供了一種支座專用滑動(dòng)合金材料，以所述支座專用滑動(dòng)合金材料的總重量為基準(zhǔn)，其成分組成包括:硅0.9-1.5 %、鐵< 0.50 %、銅<
0.10%、錳0.60-1.1%、鎂0.8-1.3%、鉻 <0.25%、鋅 <0.20%、鈦 <0.1% 以及鋁余量。
[0005]本發(fā)明提供的合金材料通過在以鋁中添加硅、鉻、鋅、錳、鎂、鈦等成分，并優(yōu)化各成分的比例，能夠提高以該合金材料制備得到的合金結(jié)構(gòu)件的機(jī)械強(qiáng)度、機(jī)加工性能和耐腐蝕性等性能。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，優(yōu)選地，上述支座專用滑動(dòng)合金材料可以通過以下步驟制造得到:按照成分組成選取并稱量原材料，然后進(jìn)行熔煉、精煉和鑄造，制備得到鑄錠，即為所述的支座專用滑動(dòng)合金材料。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，優(yōu)選地，在上述制造步驟中，按照成分組成選取并稱量原材料是按照成分組成選取并稱量純鋁塊、鋁鐵塊、鋁銅塊、鋁錳塊、鋁鎂塊、鋁鉻塊、鋁鋅塊以及鋁鈦塊，并且這些金屬塊或合金塊可以為小塊的鑄錠。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，優(yōu)選地，在上述制造步驟中，所述熔煉的步驟包括:將選取并稱量后原材料在740-760 °C進(jìn)行熔煉，得到鋁合金熔液。本發(fā)明對于熔煉的時(shí)間或速度不做限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)采用的熔煉爐的不同進(jìn)行常規(guī)的調(diào)節(jié)，只要使所述原材料熔化均勻即可。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，優(yōu)選地，在上述制造步驟中，所述精煉的步驟包括:將熔煉得到的鋁合金熔液在735-745°C精煉10-20分鐘，然后在735-745°C靜置25-35分鐘，得到精煉后的鋁合金熔液。在本發(fā)明中，在熔煉之后，可以對鋁合金熔液攪拌幾次以使鋁合金熔液更為均勻(對于攪拌的速度和時(shí)間不做限制，可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)行常規(guī)的調(diào)節(jié))，然后再轉(zhuǎn)入靜置爐中進(jìn)行精煉。并且，所述精煉可以在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行，氮?dú)獾膲毫梢詾?-2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力，并且在精煉時(shí)可以使用氮?dú)膺M(jìn)行噴粉(即噴入精煉劑)，噴粉后可以在合金的表面形成保護(hù)層，防止合金氧化。噴粉所用的粉劑可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的精煉劑，該精煉劑的使用量可以為進(jìn)行精煉的鋁合金熔液總重量的1_2%。并且在靜置時(shí)停止噴入氮?dú)夂途珶拕?。也就是說，所述精煉的步驟可以包括:將熔煉得到的鋁合金熔液在735-745°C精煉10-20分鐘，在精煉時(shí)噴入氮?dú)夂途珶拕?，氮?dú)獾膲毫?-2大氣壓力，精煉劑的使用量為進(jìn)行精煉的鋁合金熔液總重量的1_2%，然后停止噴入氮?dú)夂途珶拕?，并?35-745 0C靜置25-35分鐘，得到精煉后的鋁合金熔液。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，優(yōu)選地，在上述制造步驟中，在精煉之后，可以對精煉得到的鋁合金熔液進(jìn)行過濾，以除去熔體中的氧化物、夾渣等，然后再進(jìn)行鑄造。此外，在本發(fā)明中，所述鑄造可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的鑄造工藝。并且，本發(fā)明對于鑄造得到的鑄錠的規(guī)格不做特別限定，可以根據(jù)所要制造的結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品的尺寸進(jìn)行常規(guī)調(diào)整。
[0011]此外，本申請還提供了一種支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件，其為采用上述的支座專用滑動(dòng)合金材料(即上述的鑄錠)通過均勻化退火、熱乳、淬火、拉伸、時(shí)效、精車及等線速度滾壓的處理步驟而制造得到的。
[0012]在上述支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件中，優(yōu)選地，所述均勻化退火的步驟包括:將上述的支座專用滑動(dòng)合金材料(即上述的鑄錠)在555-565°C保溫8-10小時(shí)進(jìn)行均勻化退火處理，得到均勻化退火處理后的鑄錠。該均勻化退火處理可以采用離線爐中熱處理方式，可以在熱處理爐(例如輥底式爐)中進(jìn)行。本申請采用的合金材料的變形抗力大，而支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件對于其力學(xué)性能指標(biāo)要求高，在采用上述均勻化退火處理后，合金組織發(fā)生如下變化:(1)晶內(nèi)偏析消失;(2)Mg2Si相溶入α(Α1)中，不平衡共晶消失；⑶P(Al9Fe2Si2)相向Ct(Al12Fe3Si2)相轉(zhuǎn)變，并細(xì)化含鐵相粒子，因而使得制造得到的結(jié)構(gòu)件具有較好的力學(xué)性能。
[0013]在上述支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件中，優(yōu)選地，所述熱乳的步驟包括:將均勻化退火處理后的鑄錠加熱到500-520°C，然后進(jìn)行熱乳(采用熱乳機(jī))，乳輥的溫度為20-30°C、乳輥粗糙度為12.5μηι以下、乳制速度為lm/s以上、乳制力為800噸以下、乳制道次為15-20道次、總壓下率為10%以上，得到熱乳板材。其中，將均勻化退火處理后的鑄錠加熱到500-520°C，可以采用電加熱爐，這種加熱方式的優(yōu)點(diǎn)是:(I)加熱時(shí)間短；(2)溫度控制準(zhǔn)確，誤差不超過± 3 °C。更優(yōu)選地，進(jìn)行上述熱乳后得到的熱乳板材的規(guī)格為厚度30-250mm，寬度2.5m以下，長度5m以下。
[0014]在上述支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件中，優(yōu)選地，所述淬火的步驟包括:將熱乳后得到的熱乳板材加熱到500-540 °C，然后以8-12cm/s的行進(jìn)速度用10-30 °C的水噴淋使板材的溫度降到50 °C以下，得到淬火后的板材。本申請的合金材料的淬火敏感性高，將其熱乳板材加熱到500-540°C進(jìn)行硬化處理后再進(jìn)行淬火，能夠使制造得到的結(jié)構(gòu)件具有較好的機(jī)械性會(huì)K。
[0015]在上述支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件中，優(yōu)選地，所述拉伸的步驟包括:將淬火后的板材在拉伸道次變形率為1-1.5%的條件下進(jìn)行拉伸(可以采用拉伸模具進(jìn)行拉伸)，以去除應(yīng)力，得到拉伸后的板材。更優(yōu)選地，在淬火后3小時(shí)內(nèi)進(jìn)行拉伸。
[0016]在上述支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件中，優(yōu)選地，所述時(shí)效的步驟包括:將拉伸后的板材在170-180°C保溫5±0.5小時(shí)，然后再在170-180°C保溫5±0.5小時(shí)，進(jìn)行雙級時(shí)效處理，得到時(shí)效處理后的板材。通過上述的均勻化退火熱處理、拉伸處理、雙級時(shí)效處理等步驟，能夠提高合金板材的機(jī)械性能、機(jī)加工性能和耐腐蝕性。
[0017]在上述支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件中，優(yōu)選地，所述精車的步驟包括:將時(shí)效處理后的板材進(jìn)行精車，得到精車后的型材，并且使所述型材為球冠體型材，所述球冠體型材的曲率半徑為1m以下，直徑為5m以下，且所述球冠體型材的圓形平面的四周留有厚度5-10mm的加工余量。
[0018]在上述支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件中，優(yōu)選地，所述等線速度滾壓的步驟包括:將精車后的球冠體型材的曲面(即滑動(dòng)面)進(jìn)行等線速度滾壓(可以采用滾壓刀進(jìn)行等線速度滾壓)，并控制等線速度滾壓過盈量為0.2-0.5mm、滾壓速度為700-900轉(zhuǎn)/min、進(jìn)給量為0.02-
0.05mm，使?jié)L壓后的曲面的粗糙度Ra為1.Ομπι以下，得到支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件。等線速度滾壓后的曲面呈現(xiàn)“不銹鋼化”，表面色澤與力學(xué)性能均和鏡面不銹鋼基本相同，該等線速度滾壓工藝封閉與硬化了曲面金屬層，降低了表面粗糙度，提高了表面硬度、耐磨性、耐腐蝕性和抗疲勞性能。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，優(yōu)選地，本發(fā)明提供的支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件的屈服強(qiáng)度為280MPa以上，該結(jié)構(gòu)件的滑動(dòng)面(即球冠體型材的曲面)的粗糙度Ra為1.Ομπι以下。
[0020]另一方面，本發(fā)明還提供了一種支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件的制造方法，其可以為上述支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件的制造方法，該方法包括以下步驟:
[0021 ] (I)配料:以重量百分比計(jì)，按照硅0.9-1.5 %、鐵< 0.50 %、銅< 0.10 %、錳0.60-
1.1%、鎂0.8-1.3%、鉻< 0.25%、鋅< 0.20 %、鈦< 0.1 %以及鋁余量的成分組成選取并稱量原材料；
[0022](2)熔煉:將選取并稱量后的原材料在740_760°C進(jìn)行熔煉，得到鋁合金熔液；
[0023](3)精煉:將熔煉得到的鋁合金熔液在735-745°C精煉10-20分鐘，然后在735-745°C靜置25-35分鐘，得到精煉后的鋁合金熔液；
[0024](4)鑄造:將精煉后的鋁合金熔液鑄造成型，得到鑄錠；
[0025](5)均勻化退火:將鑄錠在555-565°C保溫8-10小時(shí)進(jìn)行均勻化退火處理，得到均勻化退火處理后的鑄錠；
[0026](6)熱乳:將均勻化退火處理后的鑄錠加熱到500-520 °C，然后進(jìn)行熱乳(采用熱乳機(jī))，并控制乳棍的溫度為20-30°C、乳棍粗糙度為12.5μηι以下、乳制速度為lm/s以上、乳制力為800噸以下、乳制道次為15-20道次、總壓下率為1 %以上，得到熱乳板材；
[0027](7)淬火:將熱乳板材加熱到500-540 °C，然后以8-12cm/s的行進(jìn)速度用10-30 °C的水噴淋使板材的溫度降到50°C以下，得到淬火后的板材；
[0028](8)拉伸:將淬火后的板材在拉伸道次變形率為1-1.5%的條件下進(jìn)行拉伸(可以采用拉伸模具進(jìn)行拉伸)，以去除應(yīng)力，得到拉伸后的板材；
[0029](9)時(shí)效:將拉伸后的板材在170-180 °C保溫5±0.5小時(shí)，然后再在170-180 °C保溫5 ± 0.5小時(shí)，進(jìn)行雙級時(shí)效處理，得到時(shí)效處理后的板材；
[0030](10)精車:將時(shí)效處理后的板材進(jìn)行精車，得到精車后的型材，并且使所述型材為球冠體型材，所述球冠體型材的曲率半徑為1m以下，直徑為5m以下，且所述球冠體型材的圓形平面的四周留有厚度5-10mm的加工余量；
[0031](11)等線速度滾壓:將精車得到的球冠體型材的曲面(即滑動(dòng)面)進(jìn)行等線速度滾壓(可以采用滾壓刀進(jìn)行等線速度滾壓)，并控制等線速度滾壓過盈量為0.2-0.5_、滾壓速度為700-900轉(zhuǎn)/min、進(jìn)給量為0.02-0.05mm，使等線速度滾壓后的曲面的粗糙度Ra為1.Ομπι以下，得到所述的支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件。
[0032]在上述制造方法中，優(yōu)選地，選取并稱量的原材料包括純鋁塊、鋁鐵塊、鋁銅塊、鋁錳塊、鋁鎂塊、鋁鉻塊、鋁鋅塊以及鋁鈦塊，并且這些金屬塊或合金塊可以為小塊的鑄錠。
[0033]在上述制造方法中，本發(fā)明的對于熔煉的時(shí)間或速度不做限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)采用的熔煉爐的不同進(jìn)行常規(guī)的調(diào)節(jié)，只要使所述原材料熔化均勻即可。
[0034]在上述制造方法中，在熔煉之后，可以對鋁合金熔液攪拌幾次以使鋁合金熔液更為均勻(對于攪拌的速度和時(shí)間不做限制，可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)行常規(guī)的調(diào)節(jié))，然后再轉(zhuǎn)入靜置爐中進(jìn)行精煉。并且，所述精煉可以在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行，氮?dú)獾膲毫梢詾?-2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力，并且在精煉時(shí)可以使用氮?dú)膺M(jìn)行噴粉(即噴入精煉劑)，噴粉后可以在合金的表面形成保護(hù)層，防止合金氧化。噴粉所用的粉劑可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的精煉劑，該精煉劑的使用量可以為進(jìn)行精煉的鋁合金熔液總重量的1_2%。并且在靜置時(shí)停止噴入氮?dú)夂途珶拕Ｒ簿褪钦f，所述精煉的步驟可以包括:將熔煉得到的鋁合金熔液在735-745 0C精煉10-20分鐘，在精煉時(shí)噴入氮?dú)夂途珶拕?，氮?dú)獾膲毫?-2大氣壓力，精煉劑的使用量為進(jìn)行精煉的鋁合金熔液總重量的1_2%，然后停止噴入氮?dú)夂途珶拕⒃?35-745°C靜置25-35分鐘，得到精煉后的鋁合金熔液。
[0035]在上述制造方法中，在精煉之后，可以對精煉得到的鋁合金熔液進(jìn)行過濾，以除去熔體中的氧化物、夾渣等，然后再進(jìn)行鑄造。此外，在本發(fā)明中，所述鑄造可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的鑄造工藝。并且，本發(fā)明對于鑄造得到的鑄錠的規(guī)格不做特別限定，可以根據(jù)所要制造的結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品的尺寸進(jìn)行常規(guī)調(diào)整。
[0036]在上述制造方法中，所述的均勻化退火處理可以采用離線爐中熱處理方式，可以在熱處理爐(例如輥底式爐)中進(jìn)行。
[0037]在上述制造方法中，優(yōu)選地，將均勻化退火處理后的鑄錠加熱到500-520°C可以采用電加熱爐。
[0038]在上述制造方法中，優(yōu)選地，所述熱乳板材的規(guī)格為厚度30_250111111，寬度2.5111以下，長度5m以下。
[0039]在上述制造方法中，優(yōu)選地，在淬火后3小時(shí)內(nèi)進(jìn)行拉伸。
[0040]本發(fā)明提供了一種支座專用滑動(dòng)合金材料(牌號:ZHH-T651)、一種支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件及其制造方法。本發(fā)明提供的支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件采用具有特定成分組成的合金材料經(jīng)過熱處理、拉伸去除應(yīng)力、雙級時(shí)效及滑動(dòng)面等線速度滾壓處理等步驟制造得到，該結(jié)構(gòu)件為一體的結(jié)構(gòu)件(即同一材質(zhì)整體結(jié)構(gòu)件)，其力學(xué)性能、機(jī)械性能、耐磨性、滑動(dòng)面粗糙度、耐腐蝕性，及與聚四氟乙烯滑板或改性超高分子量聚乙烯滑板等的滑動(dòng)摩擦系數(shù)，均優(yōu)于國家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。本發(fā)明提供的支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件的屈服強(qiáng)度為280MPa以上，該結(jié)構(gòu)件的滑動(dòng)面(即球冠體型材的曲面)的粗糙度Ra為1.Ομπι以下，其具有較高的強(qiáng)度、韌性以及耐腐蝕性等性能。
[0041]本發(fā)明解決了長期困擾支座滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件不為一體及不耐腐蝕等一系列問題，本發(fā)明規(guī)避了鍍鉻層方案、包裹不銹鋼板方案及鋁合金陽極氧化層方案這三個(gè)方案的先天不足與后天安全隱患問題，技術(shù)先進(jìn)，使用安全，耐腐蝕性突出，使用壽命可達(dá)50年以上，成本只略高于目前使用的三個(gè)方案，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，并且不存在環(huán)境污染問題。本發(fā)明提供的支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件可以放在空氣中、含有氯、氟的工業(yè)環(huán)境中及海水中使用，并且適合作為鐵路、公路及房屋等各類支座中與聚四氟乙烯板或/和超高分子量聚乙烯板等對磨的滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件，因此，該支座滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件具有廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0042]圖1為本發(fā)明的提供的支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行以下詳細(xì)說明，但不能理解為對本發(fā)明的可實(shí)施范圍的限定。
[0044]實(shí)施例1
[0045]本實(shí)施例提供了一種支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件，其是按照以下步驟制造得到的:
[0046](I)配料:以重量百分比計(jì)，按照硅0.9%、鐵0.50%、銅0.10%、錳0.6%、鎂0.8%、鉻0.25%、鋅0.20%、鈦0.1 %以及鋁余量的成分組成選取并稱量小塊的純鋁塊、鋁鐵塊、鋁銅塊、招猛塊、招儀塊、招絡(luò)塊、招梓塊以及招欽塊；
[0047](2)熔煉:將選取并稱量后的原材料送入熔煉爐中在740 0C進(jìn)行熔煉，得到鋁合金熔液，之后，對鋁合金熔液攪拌兩次以上以使鋁合金熔液更為均勻(對于攪拌的速度和時(shí)間不做限制，可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)行常規(guī)的調(diào)節(jié))；
[0048](3)精煉:將熔煉得到的鋁合金熔液轉(zhuǎn)入靜置爐中，使用氮?dú)鈬娙刖珶拕?，?35°C以及氮?dú)鈿夥障戮珶?5分鐘，氮?dú)獾膲毫?.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力，停止噴入氮?dú)夂途珶拕?，然后?35°C靜置30分鐘，得到精煉后的鋁合金熔液；
[0049]其中，所使用的精煉劑為成都居里冶金材料有限公司生產(chǎn)的JLAJl;該精煉劑的使用量為轉(zhuǎn)入靜置爐中的進(jìn)行精煉的鋁合金熔液總重量的1%;
[0050]在精煉之后，對精煉得到的鋁合金熔液進(jìn)行過濾(例如可以在靜置爐爐口與鑄模之間設(shè)置過濾裝置)，以除去熔體中的氧化物、夾渣等，然后再進(jìn)行鑄造；
[0051 ] (4)鑄造:將精煉后的鋁合金熔液鑄造成型，得到鑄錠；
[0052](5)均勻化退火:將鑄錠轉(zhuǎn)入輥底式爐中在555 V保溫9小時(shí)進(jìn)行均勻化退火處理，得到均勻化退火處理后的鑄錠；
[0053](6)熱乳:采用電加熱爐將均勻化退火處理后的鑄錠加熱到500°C，然后采用熱乳機(jī)進(jìn)行熱乳，并控制乳棍的溫度為23°C、乳棍粗糙度為ΙΟμπι、乳制速度為lm/s、乳制力為700噸、乳制道次為18道次、總壓下率為45%，得到熱乳板材，該熱乳板材的規(guī)格為厚度50mm，寬度2.5m，長度5m;
[0054](7)淬火:將熱乳板材加熱到540°C，然后以lOcm/s的行進(jìn)速度用15°C的水噴淋使板材的溫度降到50°C以下，得到淬火后的板材；
[0055](8)拉伸:在淬火后3小時(shí)內(nèi)，將淬火后的板材在拉伸道次變形率為I %的條件下進(jìn)行拉伸(可以采用拉伸模具進(jìn)行拉伸)，以去除應(yīng)力，得到拉伸后的板材；
[0056](9)時(shí)效:將拉伸后的板材在170°C保溫5小時(shí)，然后再在170 V保溫5小時(shí)，進(jìn)行雙級時(shí)效處理，得到時(shí)效處理后的板材；
[0057](10)精車:將時(shí)效處理后的板材進(jìn)行精車，得到精車后的型材，并且使所述型材為球冠體型材，所述球冠體型材的曲率半徑為0.7m，直徑為0.4m，且所述球冠體型材的圓形平面的四周留有厚度5mm的加工余量；
[0058](11)等線速度滾壓:將精車得到的球冠體型材的曲面(即滑動(dòng)面)進(jìn)行等線速度滾壓(可以采用滾壓刀進(jìn)行等線速度滾壓)，并控制等線速度滾壓過盈量為0.3mm、滾壓速度為700轉(zhuǎn)/min、進(jìn)給量為0.02mm，使等線速度滾壓后的曲面的粗糙度Ra為1.Ομπι以下，得到所述的支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件，該結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0059]經(jīng)測試，該支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件的屈服強(qiáng)度為280MPa，滑動(dòng)面的粗糙度Ra為
0.8μπι。采用該支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件與改性超高分子量聚乙烯滑板在45MPa的壓力、15mm/s的滑動(dòng)速度以及潤滑的條件下進(jìn)行摩擦實(shí)驗(yàn)，結(jié)果為:該改性超高分子量聚乙烯滑板的磨損率不大于15ym/km。采用該支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件進(jìn)行1000小時(shí)標(biāo)準(zhǔn)鹽霧實(shí)驗(yàn)，結(jié)果為:該結(jié)構(gòu)件無腐蝕(N級)。采用該支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件應(yīng)用在設(shè)計(jì)荷載為5000kN的支座中，在進(jìn)行200萬次壓力疲勞后，該結(jié)構(gòu)件完好無損。
[0060]實(shí)施例2
[0061]本實(shí)施例提供了一種支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件，其是按照以下步驟制造得到的:
[0062](I)配料:以重量百分比計(jì)，按照硅1.5%、鐵0.30%、銅0.08%、錳1.1 %、鎂1.3%、鉻0.2 %、鋅0.15 %、鈦0.08 %以及鋁余量的成分組成選取并稱量小塊的純鋁塊、鋁鐵塊、鋁銅塊、招猛塊、招儀塊、招絡(luò)塊、招梓塊以及招欽塊；
[0063](2)熔煉:將選取并稱量后的原材料送入熔煉爐中在760 0C進(jìn)行熔煉，得到鋁合金熔液，之后，對鋁合金熔液攪拌兩次以上以使鋁合金熔液更為均勻(對于攪拌的速度和時(shí)間不做限制，可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)行常規(guī)的調(diào)節(jié))；
[0064](3)精煉:將熔煉得到的鋁合金熔液轉(zhuǎn)入靜置爐中，使用氮?dú)鈬娙刖珶拕?，?45°C以及氮?dú)鈿夥障戮珶?0分鐘，氮?dú)獾膲毫?個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力，停止噴入氮?dú)夂途珶拕?，然后?45°C靜置25分鐘，得到精煉后的鋁合金熔液；
[0065]其中，所使用的精煉劑為成都居里冶金材料有限公司生產(chǎn)的JLAJl;該精煉劑的使用量為轉(zhuǎn)入靜置爐中的進(jìn)行精煉的鋁合金熔液總重量的1.5% ;
[0066]在精煉之后，對精煉得到的鋁合金熔液進(jìn)行過濾(例如可以在靜置爐爐口與鑄模之間設(shè)置過濾裝置)，以除去熔體中的氧化物、夾渣等，然后再進(jìn)行鑄造；
[0067](4)鑄造:將精煉后的鋁合金熔液鑄造成型，得到鑄錠；
[0068](5)均勻化退火:將鑄錠轉(zhuǎn)入輥底式爐中在565 V保溫8小時(shí)進(jìn)行均勻化退火處理，得到均勻化退火處理后的鑄錠；
[0069](6)熱乳:采用電加熱爐將均勻化退火處理后的鑄錠加熱到510°C，然后采用熱乳機(jī)進(jìn)行熱乳，并控制乳棍的溫度為27°C、乳棍粗糙度為12μηι、乳制速度為1.5m/s、乳制力為7 5 O噸、乳制道次為16道次、總壓下率為4 O %，得到熱乳板材，該熱乳板材的規(guī)格為厚度150mm，寬度2m，長度3m;
[0070](7)淬火:將熱乳板材加熱到510°C，然后以8cm/s的行進(jìn)速度用10°C的水噴淋使板材的溫度降到50°C以下，得到淬火后的板材；
[0071 ] (8)拉伸:在淬火后3小時(shí)內(nèi)，將淬火后的板材在拉伸道次變形率為1.5%的條件下進(jìn)行拉伸(可以采用拉伸模具進(jìn)行拉伸)，以去除應(yīng)力，得到拉伸后的板材；
[0072](9)時(shí)效:將拉伸后的板材在175°C保溫4.5小時(shí)，然后再在175°C保溫4.5小時(shí)，進(jìn)行雙級時(shí)效處理，得到時(shí)效處理后的板材；
[0073](10)精車:將時(shí)效處理后的板材進(jìn)行精車，得到精車后的型材，并且使所述型材為球冠體型材，所述球冠體型材的曲率半徑為9m，直徑為3m，且所述球冠體型材的圓形平面的四周留有厚度7mm的加工余量；
[0074](11)等線速度滾壓:將精車得到的球冠體型材的曲面(即滑動(dòng)面)進(jìn)行等線速度滾壓(可以采用滾壓刀進(jìn)行等線速度滾壓)，并控制等線速度滾壓過盈量為0.2mm、滾壓速度為900轉(zhuǎn)/min、進(jìn)給量為0.05mm，使等線速度滾壓后的曲面的粗糙度Ra為1.Ομπι以下，得到所述的支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件，該結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0075]經(jīng)測試，該支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件的屈服強(qiáng)度為290MPa，滑動(dòng)面的粗糙度Ra為0.9μπιο
[0076]實(shí)施例3
[0077]本實(shí)施例提供了一種支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件，其是按照以下步驟制造得到的:
[0078](I)配料:以重量百分比計(jì)，按照硅1.2%、鐵0.3%、銅0.06%、錳0.8%、鎂1.0%、鉻0.15%、鋅0.1 %、鈦0.07%以及鋁余量的成分組成選取并稱量小塊的純鋁塊、鋁鐵塊、鋁銅塊、招猛塊、招儀塊、招絡(luò)塊、招梓塊以及招欽塊；
[0079](2)熔煉:將選取并稱量后的原材料送入熔煉爐中在750 0C進(jìn)行熔煉，得到鋁合金熔液，之后，對鋁合金熔液攪拌兩次以上以使鋁合金熔液更為均勻(對于攪拌的速度和時(shí)間不做限制，可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)行常規(guī)的調(diào)節(jié))；
[0080](3)精煉:將熔煉得到的鋁合金熔液轉(zhuǎn)入靜置爐中，使用氮?dú)鈬娙刖珶拕?400C以及氮?dú)鈿夥障戮珶?0分鐘，氮?dú)獾膲毫?.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力，停止噴入氮?dú)夂途珶拕缓笤?40°C靜置35分鐘，得到精煉后的鋁合金熔液；
[0081 ]其中，所使用的精煉劑為成都居里冶金材料有限公司生產(chǎn)的JLAJl;該精煉劑的使用量為轉(zhuǎn)入靜置爐中的進(jìn)行精煉的鋁合金熔液總重量的1%;
[0082]在精煉之后，對精煉得到的鋁合金熔液進(jìn)行過濾(例如可以在靜置爐爐口與鑄模之間設(shè)置過濾裝置)，以除去熔體中的氧化物、夾渣等，然后再進(jìn)行鑄造；
[0083](4)鑄造:將精煉后的鋁合金熔液鑄造成型，得到鑄錠；
[0084](5)均勻化退火:將鑄錠轉(zhuǎn)入輥底式爐中在560 °C保溫10小時(shí)進(jìn)行均勻化退火處理，得到均勻化退火處理后的鑄錠；
[0085](6)熱乳:采用電加熱爐將均勻化退火處理后的鑄錠加熱到520°C，然后采用熱乳機(jī)進(jìn)行熱乳，并控制乳棍的溫度為25°C、乳棍粗糙度為9μηι、乳制速度為2m/s、乳制力為650噸、乳制道次為20道次、總壓下率為5O %，得到熱乳板材，該熱乳板材的規(guī)格為厚度25Omm，寬度1.5m，長度2.5m;
[0086](7)淬火:將熱乳板材加熱到530 °C，然后以12cm/s的行進(jìn)速度用20 V的水噴淋使板材的溫度降到50°C以下，得到淬火后的板材；
[0087](8)拉伸:在淬火后3小時(shí)內(nèi)，將淬火后的板材在拉伸道次變形率為1.2%的條件下進(jìn)行拉伸(可以采用拉伸模具進(jìn)行拉伸)，以去除應(yīng)力，得到拉伸后的板材；
[0088](9)時(shí)效:將拉伸后的板材在180°C保溫5.5小時(shí)，然后再在180°C保溫5.5小時(shí)，進(jìn)行雙級時(shí)效處理，得到時(shí)效處理后的板材；
[0089](10)精車:將時(shí)效處理后的板材進(jìn)行精車，得到精車后的型材，并且使所述型材為球冠體型材，所述球冠體型材的曲率半徑為10m，直徑為5m，且所述球冠體型材的圓形平面的四周留有厚度1mm的加工余量；
[0090](11)等線速度滾壓:將精車得到的球冠體型材的曲面(即滑動(dòng)面)進(jìn)行等線速度滾壓(可以采用滾壓刀進(jìn)行等線速度滾壓)，并控制等線速度滾壓過盈量為0.4mm、滾壓速度為800轉(zhuǎn)/min、進(jìn)給量為0.03mm，使?jié)L壓后的曲面的粗糙度Ra為1.Ομπι以下，得到所述的支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件，該結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0091]經(jīng)測試，該支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件的屈服強(qiáng)度為300MPa，滑動(dòng)面的粗糙度Ra為0.8μπιο
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種支座專用滑動(dòng)合金材料，以所述支座專用滑動(dòng)合金材料的總重量為基準(zhǔn)，其成分組成包括:硅0.9-1.5 %、鐵 < 0.5 %、銅 < 0.I %、錳0.6-1.I %、鎂0.8-1.3 %、鉻 <.0.25%、鋅<0.2%、鈦<0.1%以及鋁余量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支座專用滑動(dòng)合金材料，其是通過以下步驟制造得到的:按照成分組成選取并稱量原材料，然后進(jìn)行熔煉、精煉和鑄造，制備得到鑄錠，即為所述的支座專用滑動(dòng)合金材料； 其中，所述熔煉的步驟包括:將選取并稱量后原材料在740-760°C進(jìn)行熔煉，得到鋁合金熔液； 所述精煉的步驟包括:將熔煉得到的鋁合金熔液在735-745°C精煉10-20分鐘，然后在.735-745°C靜置25-35分鐘，得到精煉后的鋁合金熔液;優(yōu)選地，所述精煉的步驟包括:將熔煉得到的鋁合金熔液在735-745 °C精煉10-20分鐘，在精煉時(shí)噴入氮?dú)夂途珶拕?，氮?dú)獾膲毫?-2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力，精煉劑的使用量為進(jìn)行精煉的鋁合金熔液總重量的1-2%，然后停止噴入氮?dú)夂途珶拕?，并?35-745°C靜置25-35分鐘，得到精煉后的鋁合金熔液。3.—種支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件，其為采用權(quán)利要求1或2所述的支座專用滑動(dòng)合金材料通過均勻化退火、熱乳、淬火、拉伸、時(shí)效、精車及等線速度滾壓的處理步驟而制造得到的。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件，其中，所述均勻化退火的步驟包括:將所述的支座專用滑動(dòng)合金材料在555-565Γ保溫8-10小時(shí)進(jìn)行均勻化退火處理，得到均勻化退火處理后的鑄錠； 所述熱乳的步驟包括:將均勻化退火處理后的鑄錠加熱到500-520°C，然后進(jìn)行熱乳，乳棍的溫度為20-30 °C、乳棍粗糙度為12.5μηι以下、乳制速度為lm/s以上、乳制力為800噸以下、乳制道次為15-20道次、總壓下率為10%以上，得到熱乳板材;優(yōu)選地，所述熱乳板材的規(guī)格為厚度30-250mm，寬度2.5m以下，長度5m以下。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件，其中，所述淬火的步驟包括:將熱乳后得到的熱乳板材加熱到500-540°C，然后以8-12cm/s的行進(jìn)速度用10-30°C的水噴淋使板材的溫度降到50°C以下，得到淬火后的板材。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件，其中，所述拉伸的步驟包括:將淬火后的板材在拉伸道次變形率為1-1.5%的條件下進(jìn)行拉伸，以去除應(yīng)力，得到拉伸后的板材;優(yōu)選地，在淬火后3小時(shí)內(nèi)進(jìn)行拉伸。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件，其中，所述時(shí)效的步驟包括:將拉伸后的板材在170-180°C保溫5±0.5小時(shí)，然后再在170-180°(:保溫5±0.5小時(shí)，進(jìn)行雙級時(shí)效處理，得到時(shí)效處理后的板材。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件，其中，所述精車的步驟包括:將時(shí)效處理后的板材進(jìn)行精車，得到精車后的型材，并且使所述型材為球冠體型材，所述球冠體型材的曲率半徑為1m以下，直徑為5m以下，且所述球冠體型材的圓形平面的四周留有厚度.5-10mm的加工余量； 所述等線速度滾壓的步驟包括:將精車后的球冠體型材的曲面進(jìn)行等線速度滾壓，并控制等線速度滾壓過盈量為0.2-0.5mm、滾壓速度為700-900轉(zhuǎn)/min、進(jìn)給量為0.02-.0.05mm，使?jié)L壓后的曲面的粗糙度Ra為1.Ομπι以下，得到支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件，其屈服強(qiáng)度為280MPa以上，其滑動(dòng)面的粗糙度Ra為1.0ym以下。10.—種支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件的制造方法，其包括以下步驟: (1)配料:以重量百分比計(jì)，按照硅0.9-1.5 %、鐵< 0.50 %、銅< 0.10 %、錳0.60-.1.1%、鎂0.8-1.3%、鉻< 0.25%、鋅< 0.20 %、鈦< 0.1 %以及鋁余量的成分組成選取并稱量原材料； (2)熔煉:將選取并稱量后的原材料在740-760°(:進(jìn)行熔煉，得到鋁合金熔液； (3)精煉:將熔煉得到的鋁合金熔液在735-745°C精煉10-20分鐘，然后在735-745°C靜置25-35分鐘，得到精煉后的鋁合金熔液； (4)鑄造:將精煉后的鋁合金熔液鑄造成型，得到鑄錠； (5)均勻化退火:將鑄錠在555-565°C保溫8-10小時(shí)進(jìn)行均勻化退火處理，得到均勻化退火處理后的鑄錠； (6)熱乳:將均勻化退火處理后的鑄錠加熱到500-520°C，然后進(jìn)行熱乳，并控制乳輥的溫度為20-30°C、乳棍粗糙度為12.5μηι以下、乳制速度為lm/s以上、乳制力為800噸以下、乳制道次為15-20道次、總壓下率為1 %以上，得到熱乳板材； (7)淬火:將熱乳板材加熱至Ij500-540°C，然后以8-12cm/s的行進(jìn)速度用10-30°C的水噴淋使板材的溫度降到50°C以下，得到淬火后的板材； (8)拉伸:將淬火后的板材在拉伸道次變形率為1-1.5%的條件下進(jìn)行拉伸，以去除應(yīng)力，得到拉伸后的板材； (9)時(shí)效:將拉伸后的板材在170-180°C保溫5 ± 0.5小時(shí)，然后再在170-180 °C保溫5 土.0.5小時(shí)，進(jìn)行雙級時(shí)效處理，得到時(shí)效處理后的板材； (10)精車:將時(shí)效處理后的板材進(jìn)行精車，得到精車后的型材，并且使所述型材為球冠體型材，所述球冠體型材的曲率半徑為1m以下，直徑為5m以下，且所述球冠體型材的圓形平面的四周留有厚度5-10mm的加工余量； (11)等線速度滾壓:將精車得到的球冠體型材的曲面進(jìn)行等線速度滾壓，并控制滾壓過盈量為0.2-0.5mm、滾壓速度為700-900轉(zhuǎn)/min、進(jìn)給量為0.02-0.05mm，使?jié)L壓后的曲面的粗糙度Ra為1.Ομπι以下，得到所述的支座專用合金滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件。
【文檔編號】C22F1/043GK105821262SQ201610181748
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月28日
【發(fā)明人】臧曉秋, 牛斌, 李國強(qiáng), 高靜青, 涂丹, 范霆, 石秋君
【申請人】中國鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所, 中國鐵道科學(xué)研究院, 中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司, 晟熔（上海）新材料科技有限公司