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QAl9-2(铝青铜合金)

发布:sonhooalloy 浏览:3572次

QAl9-2 是一种常用的铝青铜合金,属于高强度、耐磨、耐蚀的铜合金。以下是对其成分、性能、标准及应用的详细说明。


1. 牌号与标准

  • 中国牌号:QAl9-2

    • “Q” 表示青铜(“青”字拼音首字母)。

    • “Al” 表示主添加元素为铝。

    • “9” 表示铝的平均名义含量约为 9%

    • “2” 表示其他重要合金元素(锰)的平均名义含量约为 2%

  • 对应标准:主要执行中国国家标准 GB/T 5231-2012《加工铜及铜合金牌号和化学成分》

  • 相近国外牌号

    • 美国(ASTM):C61900(成分略有差异)

    • 欧盟(EN):CuAl9Mn2(CW307G)


2. 化学成分(GB/T 5231-2012)

主要成分范围(质量分数,%):

元素

铜 Cu

铝 Al

锰 Mn

铁 Fe

杂质总和

含量

余量

8.0~10.0

1.5~2.5

≤ 1.0

≤ 1.0


关键元素作用

  • 铝(Al):主要强化元素。形成固溶体,显著提高合金的强度、硬度、耐蚀性(尤其在大气、海水、弱酸中)和抗高温氧化性。

  • 锰(Mn):提高合金的强度、弹性,改善工艺性能(热态和冷态压力加工性能),并增强对还原性酸的耐蚀性。

  • 铁(Fe):少量铁可细化晶粒,提高再结晶温度,增强耐磨性和力学性能。但含量过高会降低耐蚀性。


3. 主要性能特点

QAl9-2 是一种可热处理强化的变形铝青铜,综合性能优异。

a) 力学性能(以棒材/板材为例,典型值)

  • 抗拉强度(σb)

    • 软态(退火):≥ 440 MPa

    • 硬态(加工硬化):≥ 640 MPa

    • 固溶+时效态:可达到 600-800 MPa 以上

  • 屈服强度(σ0.2):软态 ≥ 180 MPa;硬态更高。

  • 延伸率(δ)

    • 软态:≥ 20% (塑性良好)

    • 硬态:≥ 5%

  • 硬度(HB)

    • 软态:约 90~120 HB

    • 硬态:约 150~180 HB

    • 时效态:可超过 200 HB

  • 疲劳强度和弹性:均优于普通黄铜和锡青铜。

b) 物理性能

  • 密度:约 7.6 g/cm³(比纯铜低)。

  • 导电导热性:较低,约为纯铜的 15%~20%,属于高电阻合金。

  • 熔点:约 1040~1060℃

  • 线膨胀系数:较低,热稳定性好。

  • 无磁性:在低温下也不具有磁性。

c) 化学与耐蚀性能

  • 出色的耐腐蚀性:在大气、海水、盐水、碱性溶液、弱有机酸(如柠檬酸、醋酸)以及大多数中性盐溶液中,耐蚀性接近甚至优于纯铜和不锈钢。

  • 抗应力腐蚀开裂:优于许多黄铜。

  • 耐冲刷腐蚀和空蚀:特别适用于高速流动的海水环境。

  • 缺点:在高温高压蒸汽和强酸(如盐酸、硫酸)中耐蚀性较差。

d) 工艺性能

  • 热加工性优良,非常适合在 750~850℃ 范围内进行热轧、热锻。

  • 冷加工性:退火态下良好,可以进行冷轧、拉拔、弯曲等。但加工硬化速率较快,中间需要退火。

  • 可焊性良好,可采用氩弧焊、钎焊等方法,但比纯铜难焊。

  • 切削加工性中等(约为易切削黄铜的20%),比纯铜好,但不如铅黄铜。刀具需锋利。

  • 铸造性:虽然主要用于变形加工,但也具有一定的铸造性能。


4. 热处理

QAl9-2 可通过热处理(固溶+时效)进一步提高强度、硬度和弹性。

  • 固溶处理:加热至 800~850℃,保温后快速水淬,得到过饱和固溶体。

  • 时效处理:在 350~450℃ 保温数小时,析出强化相,显著提升力学性能。


5. 典型应用

凭借其高强度、高耐磨、耐海水腐蚀和抗疲劳的特性,QAl9-2 被广泛应用于要求苛刻的领域:

  1. 船舶与海洋工程:螺旋桨、泵阀、海水管路配件、船舶轴承、舵系零件、海上平台紧固件。

  2. 机械制造

  3. 高负荷、高耐磨的齿轮、轴套、蜗轮、导向件、摇臂衬套。

  4. 需耐腐蚀的弹簧和弹性元件。

  5. 化工与石油:耐腐蚀的泵、阀、法兰、热交换器部件。

  6. 航空航天:某些要求高强度、耐腐蚀、无磁性的结构件和紧固件。

  7. 电气工业:高强度、高弹性的导电弹簧、开关触桥、电阻焊电极。

  8. 其他:制造无火花工具(用于易燃易爆环境)、模具材料等。


总结对比

特性

QAl9-2 铝青铜

核心优势

高强度、高耐磨、优异的海水耐蚀性、良好的热加工性

力学性能

高强度、高硬度、良好塑性(退火态)、优良抗疲劳性

耐蚀性

极佳(大气、海水、碱性介质)

导电性

低(高电阻合金)

工艺性

热加工性极佳,冷加工性良好,可焊性尚可,切削性中等

典型状态

软态(M)、硬态(Y)、时效态(TF)

主要竞争材料

锡青铜(如QSn6.5-0.1,弹性更好但强度较低)、不锈钢(如316L,成本可能更低但耐磨性不同)、其他高强铝青铜(如QAl9-4,含铁更高更耐磨)

选择建议:当您的应用环境涉及海水腐蚀、高负荷磨损、需要较高强度和一定弹性,且对导电性要求不高时,QAl9-2是一个非常经典且可靠的选择。对于具体选型和状态(软态、硬态、热处理态),需根据零件的最终使用工况(受力、磨损、装配)来确定。



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