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锡基合金用于制造滑动轴承(轴瓦)的材料,通常附着于轴承座壳内,起减摩作用,又称轴瓦合金。最早的轴承合金是1839年美国人巴比特 (I.Babbitt)发明的锡基轴承合金(Sn-7.4Sb-3.7Cu),以及随后研制成的铅基合金,因此称锡基和铅基轴承合金为巴比特合金(或巴氏合金)。巴比特合金呈白色,又常称“白合金” (white metal)。巴比特合金已发展到几十个牌号,是各国广为使用的轴承材料,相应合金牌号的成分十分相近。中国的锡基轴承合金牌号用“Ch”符号表示。牌号前冠以“Z”,表示是铸造合金。如含有Sbll%和 Cu6%的锡基轴承合金牌号为“ZChSnSb11-6”。
可作轴承材料的还有铜基合金、锌基合金、锡基合金、铅基合金、铝基合金和锡基合金等。在这些轴承材料中,锡基合金、铝基合金使用最多。使用铝基轴承合金时,通常是将铝锡合金和钢背轧在一起,制成双金属应用。即通常所说的钢背轻金属三层轴承。其他合金只在特殊情况下使用,如为减轻重量,有些航空发动机用镁基合金作轴承;要求耐高温,用镍基合金作轴承;要求高度可靠性的机器,用银基合金作轴承。用粉末冶金方法制成的烧结减摩材料,也越来越多地用来制作轴承。常用轴承合金的成分、性能和用途见表。
轴承合金应具有如下性能:①良好的减摩性能。要求由轴承合金制成的轴瓦与轴之间的摩擦系数要小,并有良好的可润滑性能。②有一定的抗压强度和硬度。能承受转动着的轴施于的压力;但硬度不宜过高,以免磨损轴颈。③塑性和冲击韧性良好。以便能承受振动和冲击载荷,使轴和轴承配合良好。④表面性能好。即有良好的抗咬合性、顺应性和嵌藏性。⑤有良好的导热性、耐腐蚀性和小的热胀系数。
巴氏合金具有软相基体和均匀分布的硬相质点组成的组织。典型锡基轴承合金中,软相基体为α 固溶体,硬相质点是锡锑金属间化合物(SnSb)。合金元素铜和锡形成星状和条状的金属间化合物(Cu6Sn5),可防止凝固过程中因最先结晶的硬相上浮而造成的比重偏析。巴氏合金具有较好的减摩性能。这是因为在机器最初的运转阶段,旋转着的轴磨去轴承内极薄的一层软相基体以后,未被磨损的硬相质点仍起着支承轴的作用。继续运转时轴与轴承之间形成连通的微缝隙(见图)。微缝隙将作为润滑油的通道,使轴和轴承保持良好润滑状态并产生减摩作用。巴氏合金的这种显微组织,颇有典型意义。大多数巴氏轴承合金成分的构成,都是以形成上述软相基体和均匀分布的硬相质点的显微组织为目的。
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