錫青銅摘要

近年來，高性能銅基合金的研究引起了廣泛的關注，主要是該材料具有強度高、摩擦系數小、耐磨性能好等優點。

        隨著研發的深入，人們逐漸研制了各種耐磨銅合金，且合金具有較高的強度，主要包括錫青銅、鋁青銅、鉛青銅等，廣泛應用于軸承、襯套等耐磨零部件。銅鉛合金是一種承載能力大、疲勞強度高和導熱性好的軸承材料，被廣泛用于制造大功率、高速變載的滑動軸承件；且具有優良的自潤滑特性，廣泛應用于無油軸承、軸瓦、滑塊、襯套、活塞、閥門座和軸承保持架等，成為汽車工業中一種理想的軸瓦合金。

        軸瓦合金種類多，其耐磨減摩性與合金的強度、硬度、微觀組織等固有性質及載荷、溫度、速度、潤滑等因素密切相關。鉛青銅因具有良好的減摩性、高的導熱性及疲勞強度，目前被廣泛用作高速重載荷下使用的軸瓦。在鑄造鉛錫青銅中加入微量稀土及磷，可有效防止鉛錫青銅熔煉過程中的氧化，改善鑄件的偏析，細化組織和提高耐磨性等，但尚未見有關實用情況的報道。

        高鉛青銅的導熱性好，不易因摩擦發熱而與軸頸粘連，工作溫度允許達300℃，但是高鉛青銅的主要缺點是力學性能很低，不能作單體軸承，只能鑲鑄在鋼套內壁上，制成雙金屬軸承，澆注時須采用水冷金屬型，控制澆注速度。為了減輕二元鉛青銅的密度難題，提高其力學性能，常加入錫、鋅等合金元素，如本實驗所用ZCuPb20Sn5，其鑄態組織與30%鉛青銅相似，但力學性能高得多。本文通過向鉛錫青銅中加入微量元素稀土和磷以及控制鉛錫青銅熔煉溫度，研究了其對鉛錫青銅合金的力學性能的影響。對重力鑄造法在鉛錫青銅合金中加入微量合金元素，以及不同熔煉溫度下進行了研究，減少了鉛青銅的鉛偏析量，提高了鉛錫青銅的抗拉強度。

錫青銅性能實驗過程及方法

        錫青銅合金ZCuPb20Sn5在坩堝電阻爐中熔煉，在合金中加入不同量的微量元素鈰稀土和磷以及控制合金的熔煉溫度，實驗中稀土含量、磷含量、熔煉溫度都要變化，為了科學準確地進行實驗，采用正交實驗設計法。這種方法的優點是，能通過代表性很強的少次數實驗，摸清各個因素對實驗指標的影響情況，確定因素的主次順序，找出較好的生產條件或最優參數組合。在這里對抗拉強度實驗結果采用極差分析法進行分析，找出各因素對性能的影響

錫青銅性能實驗結果與分析

        1、因素對指標的影響。根據極差R的值可知熔煉溫度列R最大為56，磷含量列R最小只有10，稀土含量列R則為31，這說明熔煉溫度含量對抗拉強度的影響最大，稀土含量其次，磷含量最小。排出因素的主次順序是：熔煉溫度>稀土含量>磷含量。

        2、各因素的最佳水平。選取因素的水平與實驗指標有關，指標以大為好，就取Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中最大的那個水平。實驗溫度取1250℃、稀土含量取0.2%、磷含量取0.5%。

搭配方案：熔煉溫度為1250℃，向鉛錫青銅合金加入0.2%的稀土和0.5%的磷。

        4、驗證實驗。根據正交實驗得出的結論進行實驗，實驗結果表明在鉛錫青銅熔煉溫度為1250℃，向鉛錫青銅合金加入0.2%的稀土和0.5%的磷時，其抗拉強度達到192MPa，伸長率達到5.6%。

影響錫青銅性能的微觀組織的結論