支座專用滑動合金材料、合金滑動結構件及其制造方法技術

本發明專利技術提供了一種支座專用滑動合金材料、合金滑動結構件及其制造方法。以該合金材料的總重量為基準，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。該結構件是采用上述特定成分組成的合金材料經過熱處理、拉伸去除應力、雙級時效及滑動面等線速度滾壓處理等步驟制造得到的。該結構件為一體的結構件，其力學性能、機械性能、耐磨性、滑動面粗糙度、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摩擦系數，均優于國家相關技術標準要求，且其屈服強度為280MPa以上，滑動面的粗糙度Ra為1.0μm以下。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于合金材料
，具體涉及一種支座專用滑動合金材料、支座專用合金滑動結構件及其制造方法，該合金滑動結構件可以用于橋梁和建筑等領域的支座中。
技術介紹
支座中的滑動結構件，如球型支座滑動結構件(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到防腐的目的。通過拋光鍍鉻層來保證表面粗糙度Ra<1.6μm。整個中間板為“非一體部件”。鍍鉻層需要打磨，在邊角處碳鋼易出現裸露而導致部件防腐失效，打磨后的鍍鉻層基本上都達不到厚度大于100μm的技術要求，成本高，需要第三方鍍鉻，污染環境。這個方案已經基本被淘汰。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<0.8μm。整個球冠襯板為“非一體部件”，在使用過程中，由于不銹鋼屈服強度較低，易起鼓，會導致轉動不靈活等問題。此外，在碳鋼與不銹鋼板的焊接口，焊接材料會產生化學和電化學腐蝕，焊條質量焊工水平等因素有導致脫焊的風險，從而導致結構件防腐失效。三、歐洲支座標準EN1337-2包含有鋁合金材料作為滑動結構件的相關內容：鋁合金Al-Mg6M或Al-Si7MgTF表面陽極電鍍鋁層，整個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。由于材質成分問題及沒有恰當的熱處理工藝和拉伸去應力問題，導致鋁合金滑動結構件強度低和耐磨性差等問題。同時，電鍍層脫落會導致腐蝕問題，鍍膜過程污染環境，不適于推廣使用。也由于上述種種原因，該鋁合金滑動結構件在中國國內沒有技術標準及應用。
技術實現思路
為解決上述技術問題，本專利技術的目的在于提供一種支座專用滑動合金材料、一種支座專用合金滑動結構件及其制造方法。本專利技術提供的支座專用合金滑動結構件為一體的結構件，具有較好的力學性能、機械性能、耐磨性、滑動面粗糙度及耐腐蝕性等性能。為達到上述目的，本專利技術首先提供了一種支座專用滑動合金材料，以所述支座專用滑動合金材料的總重量為基準，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。本專利技術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構件的機械強度、機加工性能和耐腐蝕性等性能。根據本專利技術的具體實施方式，優選地，上述支座專用滑動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合金材料。根據本專利技術的具體實施方式，優選地，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。根據本專利技術的具體實施方式，優選地，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℃進行熔煉，得到鋁合金熔液。本專利技術對于熔煉的時間或速度不做限定，本領域技術人員可以根據采用的熔煉爐的不同進行常規的調節，只要使所述原材料熔化均勻即可。根據本專利技術的具體實施方式，優選地，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℃精煉10-20分鐘，然后在735-745℃靜置25-35分鐘，得到精煉后的鋁合金熔液。在本專利技術中，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間不做限制，可以由本領域技術人員進行常規的調節)，然后再轉入靜置爐中進行精煉。并且，所述精煉可以在氮氣氣氛下進行，氮氣的壓力可以為1-2個標準大氣壓力，并且在精煉時可以使用氮氣進行噴粉(即噴入精煉劑)，噴粉后可以在合金的表面形成保護層，防止合金氧化。噴粉所用的粉劑可以為本領域常規使用的精煉劑，該精煉劑的使用量可以為進行精煉的鋁合金熔液總重量的1-2％。并且在靜置時停止噴入氮氣和精煉劑。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℃精煉10-20分鐘，在精煉時噴入氮氣和精煉劑，氮氣的壓力為1-2大氣壓力，精煉劑的使用量為進行精煉的鋁合金熔液總重量的1-2％，然后停止噴入氮氣和精煉劑，并在735-745℃靜置25-35分鐘，得到精煉后的鋁合金熔液。根據本專利技術的具體實施方式，優選地，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行過濾，以除去熔體中的氧化物、夾渣等，然后再進行鑄造。此外，在本專利技術中，所述鑄造可以采用本領域常規的鑄造工藝。并且，本專利技術對于鑄造得到的鑄錠的規格不做特別限定，可以根據所要制造的結構件產品的尺寸進行常規調整。此外，本申請還提供了一種支座專用合金滑動結構件，其為采用上述的支座專用滑動合金材料(即上述的鑄錠)通過均勻化退火、熱軋、淬火、拉伸、時效、精車及等線速度滾壓的處理步驟而制造得到的。在上述支座專用合金滑動結構件中，優選地，所述均勻化退火的步驟包括：將上述的支座專用滑動合金材料(即上述的鑄錠)在555-565℃保溫8-10小時進行均勻化退火處理，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結構件對于其力學性能指標要求高，在采用上述均勻化退火處理后，合金組織發生如下變化：(1)晶內偏析消失；(2)Mg2Si相溶入α(Al)中，不平衡共晶消失；(3)β(Al9Fe2Si2)相向α(Al12Fe3Si2)相轉變，并細化含鐵相粒子，因而使得制造得到的結構件具有較好的力學性能。在上述支座專用合金滑動結構件中，優選地，所述熱軋的步驟包括：將均勻化退火處理后的鑄錠加熱到500-520℃，然后進行熱軋(采用熱軋機)，軋輥的溫度為20-30℃、軋輥粗糙度為12.5μm以下、軋制速度為1m/s以上、軋制力為800噸以下、軋制道次為15-20道次、總壓下率為10％以上，得到熱軋板材。其中，將均勻化退火處理后的鑄錠加熱到500-520℃，可以采用電加熱爐，這種加熱方式的優點是：(1)加熱時間短；(2)溫度控制準確，誤差不超過±3℃。更優選地，進行上述熱軋后得到的熱軋板材的規格為厚度30-250mm，寬度2.5m以下，長度5m以下。在上述支座專用合金滑動結構件中，優選地，所述淬火的步驟包括：將熱軋后得到的熱軋板材加熱到500-540℃，然后以8-12cm/s的行進速度用10-30本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種支座專用滑動合金材料，以所述支座專用滑動合金材料的總重量為基準，其成分組成包括：硅0.9?1.5％、鐵≤0.5％、銅≤0.1％、錳0.6?1.1％、鎂0.8?1.3％、鉻≤0.25％、鋅≤0.2％、鈦≤0.1％以及鋁余量。

【技術特征摘要】
1.一種支座專用滑動合金材料，以所述支座專用滑動合金材料的總重量為基準，
其成分組成包括：硅0.9-1.5％、鐵≤0.5％、銅≤0.1％、錳0.6-1.1％、鎂0.8-1.3％、鉻
≤0.25％、鋅≤0.2％、鈦≤0.1％以及鋁余量。
2.根據權利要求1所述的支座專用滑動合金材料，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℃進行熔煉，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℃精煉10-20分鐘，
然后在735-745℃靜置25-35分鐘，得到精煉后的鋁合金熔液；優選地，所述精煉的
步驟包括：將熔煉得到的鋁合金熔液在735-745℃精煉10-20分鐘，在精煉時噴入氮
氣和精煉劑，氮氣的壓力為1-2個標準大氣壓力，精煉劑的使用量為進行精煉的鋁合
金熔液總重量的1-2％，然后停止噴入氮氣和精煉劑，并在735-745℃靜置25-35分鐘，
得到精煉后的鋁合金熔液。
3.一種支座專用合金滑動結構件，其為采用權利要求1或2所述的支座專用滑
動合金材料通過均勻化退火、熱軋、淬火、拉伸、時效、精車及等線速度滾壓的處理
步驟而制造得到的。
4.根據權利要求3所述的支座專用合金滑動結構件，其中，所述均勻化退火的
步驟包括：將所述的支座專用滑動合金材料在555-565℃保溫8-10小時進行均勻化退
火處理，得到均勻化退火處理后的鑄錠；
所述熱軋的步驟包括：將均勻化退火處理后的鑄錠加熱到500-520℃，然后進行
熱軋，軋輥的溫度為20-30℃、軋輥粗糙度為12.5μm以下、軋制速度為1m/s以上、
軋制力為800噸以下、軋制道次為15-20道次、總壓下率為10％以上，得到熱軋板材；
優選地，所述熱軋板材的規格為厚度30-250mm，寬度2.5m以下，長度5m以下。
5.根據權利要求3所述的支座專用合金滑動結構件，其中，所述淬火的步驟包
括：將熱軋后得到的熱軋板材加熱到500-540℃，然后以8-12cm/s的行進速度用
10-30℃的水噴淋使板材的溫度降到50℃以下，得到淬火后的板材。
6.根據權利要求3所述的支座專用合金滑動結構件，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％的條件下進行拉伸，以去除應力，
得到拉伸后的板材；優選地，在淬火后3小時內進行拉伸。
7.根據權利要求3所述的支座專用合金滑動結構件，其中，所述時效的步驟包
括：將拉伸后的板材在170-180℃保溫5±0.5小時，然后再在170-180℃保溫5±0.5
小時，進行雙級時效處理，得到時效處理后的板材。
8.根據權利要求3所述的支座專用合金滑動結構件，其中，所述精車的步驟包
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：臧曉秋，牛斌，李國強，高靜青，涂丹，范霆，石秋君，
申請(專利權)人：中國鐵道科學研究院鐵道建筑研究所，中國鐵道科學研究院，中鐵工程設計咨詢集團有限公司，晟熔上海新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11