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1、轴承合金综述传统的汽车轴承合金巴氏合金及铜基合金正在被铝基轴承合金所取代[1-3]。在铝基合金中，由于铝铅合金综合性能优于目前普遍使用的铝锡合金[3-5],而且价格便宜，因此铝铅合金已是目前各国材料工作者重点研制和开发的轴承合金材料之一。然而，由于金属铝、铅的比重、熔点相差悬殊，两金属在固态溶解度极小（在327c，铅在铝中的溶解度＜0.05%）,在液态下也又t以互溶（在900c，铅在铝中的溶解度约8%）。为使铅能均匀分布到铝合金中，某些专门的技术已被采用，例如：在熔化和浇注过程中利用超声波感应搅拌[5],感应搅拌连续铸造法[6]及粉末冶金烧结轧制法
2、[7]。然而，这些方法成本高，工艺复杂，而且铅的含量受到限制（＜10%）[8]。近年来，为生产高铅铝合金，一种强制搅拌技术已被研制.传统的巴氏合金及铜基合金作为汽车轴承合金正在被铝基轴承合金所取代。为了改善合金的抗咬死和抗粘着性，往往在铝基合金中加入铅、锡、镉、锢甚至石墨[2]。在这些元素中，铅较其他元素更加有效。据报道，铝铅合金比铝锡合金具有更好的疲劳强度和耐磨性，比铜基合金具有更好的耐蚀性[3〜5]。但是，铝铅合金的生产存在着冶金上的困难，这些困难包括：（1）两金属在液态下难于互溶；（2）在室温下几乎不互溶；（3）由于金属铝和铅密度相差悬殊，使
3、铅相严重偏析。以上问题导致铸造铝铅合金轴承没有得到广泛应用^（1）铸态铝铅合金的显微组织主要由铅颗粒、铝枝晶和硅颗粒组成，随铅含量的增加，铅颗粒尺寸增大。（2）在铅含量从0到25%内而于铅在合金中作为软相存在，导致铸态铝铅合金的硬度、抗拉强度和伸长率随铅含量的增加而减小。（3）断口分析表明，随铅含量的增加，铸态合金的断口特征由塑性向脆性转变。（4）铸态铝铅合金的磨损量和摩擦系数随铅含量的增加而减小，在铅的质量分数为15%〜20%时有一最小值，表明作为减磨材料，铸造铝铅合金的铅的质量分数为15%〜20%时，其摩擦磨损特性具有最佳值。的1MD2110用
4、㈤露W5161）708C90—PM.由AlPb合金相图（见图1）可以看出，铝铅在固态下的互溶度极小，液态时也难以互溶（827c时的溶解度为65%Pb）。在铝熔点温度之上有一段相当宽的两相分离区，铝铅在此区内为不相混溶的液体，随铅含量的增加，此区范围变大。由于铝铅密度相差悬殊铅在两相分离区因重力作用而产生偏析的倾向很大。因此，该合金在熔炼铸造时，存在较大难度。目前，铝铅合金多采用粉末冶金法生产，与铸造法相比，该法投资大、工艺复杂，而且铅的含量受到限制〔1〕（＜10%Pb）。然而，研究表明〔2〕，在超薄油膜的工作条件下可接受的最低铅含量为65%〜13%
5、。最初人们是用传统的铸造方法来生产Al-Pb系合金,但遇到了许多问题,如比重偏析就是一种非常难以解决的问题。出现比重偏析的原因是:一,从Al-Pb的二元相图可以发现在固态下两者间的固溶度几乎为零,即使在液态下(T<1839K)两种金属之间也存在很大的溶解度间隙。二，由于Pb、Al两种金属的密度(pAl=2.7X103kg/m3;pPb=11.34X103kg/m3)差别很大。为了获得使Pb在Al基体中均匀弥散分布的结构，就必须克服比重偏析。为此近年来许多研究者采用各种不同的方法制备Al-Pb系合金,以期获得均匀的组织和良好的摩擦性能。目前制造Al-
6、Pb系合金的方法主要有:2.1快速凝固法[1]该方法是将Al-Pb加热到1839K以上得到单相熔融合金,然后快冷(冷速高达1000K/S以上)。虽然该方法能得到Pb在Al中的均匀分布的组织,但要求的冷速高,而且并不能完全得到单一均匀的结构也就是说所得的结果可能出现富Al和富Pb的两种区域。这种制造Al-Pb系合金的方法最早使用于80年代初期现在已很少使用。2.2电磁场补偿重力法[2]根据Pb有磁性的特点，将Al-Pb加热到1839K以上得到单相合金,在随后的冷却过程中采用电磁场以防止重力偏析。目前该方法很少有报道。2.3搅拌-速冷铸造法它又分为两种
7、:一种是在液-固混合液状态下搅拌铸造[1]:另一种是在液-液状态下搅拌铸造[2]。液-固搅拌铸造是将液态的Pb分布于固态的Al合金的晶界上;液-液搅拌铸造法Al-Pb系合金实质是将液态下的Pb弥散于Al液中,随后速冷。由于该方法要求的温度不高,近年来研究得较多。此外,也有用超声波混合[3]来获得均匀Al-Pb系合金的铸造方法。2.4粉末冶金法它是采用两种或多种金属粉末混合压制烧结,最近也有报道[4]用动态压制法(DynamicCompaction),动态压制法是通过瞬时高压使得金属粉末表面间因摩擦产生瞬时高温使得表面融化焊合,不再需要随后的烧结过程
8、。2.5机械合金化法[5]该方法是将两种金属粉末放在球磨机中球磨,得到晶粒很小甚至纳米晶的混合粉末,后再压制烧结成型。朱敏
