Влияние легкоплавких металлов на структуру, литейные, механические и физические свойства сплава Al-5%Si-4%Cu

Алюминиевые антифрикционные сплавы являются перспективными материалами, используемыми в подшипниках скольжения. Замена бронзы в узлах трения новыми алюминиевыми антифрикционными сплавами экономически обоснована из-за их меньшей плотности, а, соответственно, единица веса такого сплава будет дешевле заменяемой бронзы.

Задача состоит в получении экономно легированного сплава с высокими антифрикционными свойствами, не уступающим по механическим и эксплуатационным свойствам существующим сплавам. Поэтому цель данного исследования – изучение влияния легкоплавких компонентов (Bi, Cd, In, Pb) на структуру, фазовый состав и свойства (технологические и механические) алюминиевых сплавов системы Al-5Si-4Cu для работы в качестве подшипниковых материалов, способных заменить алюминиевые антифрикционные сплавы с высоким содержанием олова и бронзу.

В работе исследовали сплавы Al-5%Si-4%Cu-X, где X – Bi, Cd, In, Pb. В качестве сплавов для сравнения выбраны сплавы АО-3-7 и Al-6%Sn-5%Si-4%Cu.  В работе проведены: исследования горячеломкости, формозаполняемости, структуры сплавов; испытания на твердость; измерения плотности сплавов; расчеты четверных диаграмм в программе Thermo-Calc. Оценка горячеломкости по кольцевой пробе показала, что сплавы серии Al-5%Si-4%Cu-X более устойчивы к образованию горячих трещин, чем сплав АО-3-7. При этом указанные сплавы обладают более высокой твердостью, чем справы сравнения (см. рис. 1). Из экспериментальных данных по электропроводности следует, что, несмотря на то, что у алюминия она меньше, чем у меди, у всех экспериментальных сплавов она выше, например, чем у бронзы марки БрО4Ц4С17. Формозаполняемость лучше у сплава, содержащего висмут, по сравнению с остальными тремя сплавами, которые имеют схожий показатель.

Рисунок 1 – Твердость сплавов в литом, закаленном, Т6 состояниях

Работа проведена при поддержке гранта РНФ 14-19-01033.