【摘 要】
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锡基巴氏合金具有良好的减摩性、顺应性和嵌入性,被广泛应用于机械、化工、船舶、电力等领域,包括汽轮机轴瓦、电机轴承、中间轴承等。然而,传统离心铸造工艺制备的锡基巴氏合金轴瓦存在着成分偏析等缺陷,硬度低,承载能力差,寿命较低。随着国产航母、两机专项等国家重大工程的实施,一批核心装备卡脖子技术亟待突破,以及重型燃气机、汽轮机、船舶推进系统等设备设计参数不断提高,都需要进一步提升锡基巴氏合金的力学性能,以
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锡基巴氏合金具有良好的减摩性、顺应性和嵌入性,被广泛应用于机械、化工、船舶、电力等领域,包括汽轮机轴瓦、电机轴承、中间轴承等。然而,传统离心铸造工艺制备的锡基巴氏合金轴瓦存在着成分偏析等缺陷,硬度低,承载能力差,寿命较低。随着国产航母、两机专项等国家重大工程的实施,一批核心装备卡脖子技术亟待突破,以及重型燃气机、汽轮机、船舶推进系统等设备设计参数不断提高,都需要进一步提升锡基巴氏合金的力学性能,以满足滑动轴承高承载性的要求。本课题通过工艺和材料成分两方面的研究,在不改变锡基巴氏合金表面性能的前提下,改善材料的微观组织和力学性能,从而提高锡基巴氏合金滑动轴承的承载能力。研究结果对锡基巴氏合金在滑动轴承领域的应用有显著的参考价值。对不同工艺制备的锡基巴氏合金进行显微组织观察和力学性能测试。结果发现与离心铸造相比,电弧沉积工艺制备的BW11-6-1巴氏合金有细小的颗粒相。由于冷却速度快,组织均匀无偏析。其中,CMT电弧沉积比脉冲MIG电弧沉积获得的组织更细小、均匀。与离心铸造相比,电弧沉积工艺制备的BW11-6-1巴氏合金有更高的强度、硬度和结合强度。其中,CMT电弧沉积工艺获得了比脉冲MIG电弧沉积更高的BW11-6-1巴氏合金的强度、硬度和与基体的结合强度。添加了Zn、Ag的锡基巴氏合金有更细小、更均匀的组织。随着Zn含量的增加,Sn Sb相的晶粒尺寸减小,合金的硬度、抗拉强度、抗压性能提高,塑性也有一定的提高,同时摩擦磨损性能无明显变化。BW11-6-7（1.4wt.%Zn,0.1wt.%Ag）的力学性能最好,其硬度和抗拉强度分别达到了40.6HB和90.0MPa,其硬度与铸造铝基轴承材料Al Sn6Cu相当。由于合金的硬度和承载能力之间有正相关关系,因此判断该合金相比常用的锡基巴氏合金具有更好的承载能力。通过锡基巴氏合金与钢背界面的研究和结合强度的测试发现,结合处过渡层的物相由Fe Sb2、Cu6Sn5等构成。与BW11-6-1相比,添加了Zn、Ag的锡基巴氏合金在与钢背的结合处有更细小、更均匀的组织。Cu6Sn5在锡基巴氏合金与钢背结合的界面处存在聚集现象,且向着巴氏合金内部生长。随着Zn含量从0增加到1.4wt.%,锡基巴氏合金与钢背的结合强度提高,Zn含量进一步提高时,结合强度出现了一定程度的下降。少量Ag的添加也有利于提高结合强度。七种成分的巴氏合金中,BW11-6-7（1.4wt.%Zn,0.1wt.%Ag）与BW11-6-4（1.4wt.%Zn）的结合强度最高。
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