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2013-2017年锌基复合材料行业竞争格局与投资战略研究咨询报告

【出版日期】

2013年7月

【报告页码】450页

【图表数量】200个

【中文全套】

RMB9000

【中文电子】RMB8500

【中文印刷】RMB8500

【英文全套】

USD5500

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锌铝合金具有良好力学和耐磨减摩性能、熔点低、耗能少、成本低廉、成形方便,可代替铜合金甚至铝合金制备轴瓦、轴套、轴承等耐磨构件,备受人们的关注。但其共晶温度低,凝固区间大,高温强度很低。此外,Zn-Al系α相的固溶度随温度升高变化较大,组织欠稳定,也限制其耐热性的提高。因此,大多数锌铝合金实际使用温度最高不超过150℃,实际摩擦过程中,由于润滑不良及高速运转摩擦副的温升有时高达150℃甚至200℃以上,显然会严重恶化ZA合金的使用性能。

由于锌铝合金在中高速重载荷时耐摩擦磨损特性差、耐高温性能差和尺寸不稳定,对锌铝基复合材料的研究日趋广泛。其中,由于颗粒增强锌基复合材料制备工艺简单,并可直接铸造成形,近年来一直受到各国学者的广泛关注。

目前,颗粒增强锌基复合材料尚处于研究阶段,远未达到工业化实用生产程度。这是因为在其制备技术、防止基体或颗粒氧化、颗粒均匀分散以及提高综合性能等方面还存在诸多问题有待解决。颗粒增强锌基复合材料的制备根据制备方法的不同,可以分为外加颗粒法和反应原位生成颗粒法两种。外加颗粒法如前所述的粉末冶金法、挤压铸造、离心铸造以及浸渗法等,利用此种方法制备锌基复合材料之前,增强颗粒需要单独合成,主要以混料方式(如粉末冶金)引入基体或通过机械搅拌、电磁搅拌或悬浮铸造直接加入到锌合金熔体中。此种方法虽然工艺简单但存在的主要不足有：增强颗粒的尺寸大,往往是几毫米或者几十微米,很少能够小于10μm。

由于增强体颗粒表面吸附气体与杂质受到污染,从而导致颗粒与锌基体之间润湿性差,二者的界面反应难于控制,增强颗粒在基体中的分布均匀性均较难实现,颗粒尺寸越小,均匀性越差,颗粒在基体中的割裂作用较为明显,削弱了增强作用。从国内外的研究来看,颗粒增强复合材料与锌铝合金相比,高温(150~180℃)性能(强度、耐磨性、蠕变等)提高显著,但室温性能改善并不明显甚至有下降趋势。增强颗粒在加入时存在高温氧化、烧损和分解,基体也存在氧化等问题,增强颗粒加入时容

易卷入气体与夹杂。上述问题是在实际中难以解决的关键问题。反应原位生成颗粒法制备颗粒增强锌基复合材料,增强颗粒是在复合材料制备过程中,通过两种或两种以上元素、化合物之间发生化学反应而生成的。与传统外加颗粒法相比,增强颗粒在锌基体中为热力学稳定相,利于高温工作,增强颗粒与锌基体界面干净、润湿性好、界面结合强度高;颗粒尺寸细小、分布均匀。但反应原位生成颗粒增强锌基复合材料多为整体增强材料,导致整体零件韧性下降,降低安全可靠性,材料成本较高,此外原位增强体多是高熔点陶瓷颗粒,在液态成形之前已经生成,体积分数较低对熔体流动性影响不大,但增强效果不明显,体积分数过高,锌合金熔体流动性下降,浇注成形困难,质量稳定性差。可见,不论