多层滑动轴承元件
阅读：944发布：2020-05-12
专利汇可以提供多层滑动轴承元件专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及由 复合材料 制成的多层 滑动 轴承 元件(14)，所述复合材料包括 支撑 层(2)、与所述支撑层(2)相连的结合层(3)和与所述结合层(3)相连的 轴承金属 层(4)，其中所述结合层(3)由 铝 或第一无软相铝基 合金 制成并且所述轴承金属层(4)由含有至少一种软相的第二铝基合金组成，并且所述结合层(3)与所述轴承金属层(4)通过熔体 冶金 连接而彼此相连，同时形成布置在所述结合层(3)与所述轴承金属层(4)之间的结合区，其中在所述结合区中形成晶粒(9，10)，并且在所述结合区中在所述结合层(3)与所述轴承金属层(4)之间形成连续的晶粒边界曲线。，下面是多层滑动轴承元件专利的具体信息内容。
1.由复合材料制成的多层滑动轴承元件(14)，所述复合材料包括支撑层(2)、与所述支撑层(2)相连的结合层(3)和与所述结合层(3)相连的轴承金属层(4)，其中所述结合层(3)由铝或第一无软相铝基合金制成并且所述轴承金属层(4)由含有至少一种软相的第二铝基合金组成，并且所述结合层(3)与所述轴承金属层(4)通过熔体冶金连接而彼此相连，同时形成布置在所述结合层(3)与所述轴承金属层(4)之间的结合区，其中在所述结合区中形成晶粒(9，10)，其特征在于，在所述结合区中在所述结合层(3)与所述轴承金属层(4)之间形成连续的晶粒边界曲线。
2.根据权利要求1所述的多层滑动轴承元件(14)，其特征在于，所述结合层(3)的所述第一铝基合金和/或所述轴承金属层(4)的所述第二铝基合金具有至少一种(另外的)合金元素，其中所述合金元素在所述结合层(3)与所述轴承金属层(4)之间形成的所述结合区中具有浓度梯度。
3.根据权利要求1或2所述的多层滑动轴承元件(14)，其特征在于，所述晶粒(9，10)的粒径在所述结合层(3)与所述轴承金属层(4)之间形成的所述结合区中具有最大100μm的平均最大直径。
4.根据权利要求1至3之一所述的多层滑动轴承元件(14)，其特征在于，相对于在所述结合区中所述晶粒(9，10)的总量，所述晶粒(9，10)的至少25％的比例，至少在所述结合层(3)与所述轴承金属层(4)之间形成的所述结合区中具有近似球形的形貌。
5.根据权利要求1至4之一所述的多层滑动轴承元件(14)，其特征在于，除所述至少一种软相元素之外，所述结合层(3)的所述第一铝基合金具有与所述轴承金属层(4)的所述第二铝基合金相同的定性组成。
6.制造多层滑动轴承元件(14)的方法，包括以下步骤：
-通过复合铸造从第一铝基合金和第二铝基合金制造双层的前体材料(11)，所述第一铝基合金构成所述前体材料(11)的第一层，所述第二铝基合金构成所述前体材料(11)的第二层；
-通过辊轧包覆将所述双层的前体材料(11)与构成所述多层滑动轴承元件(14)的支撑层(2)的基底连接；
-将所述辊轧复合材料最终加工成所述多层滑动轴承元件(14)，
其特征在于，
用于制造所述前体材料(11)的所述复合铸造在具有至少三个不同区的设备(16)中进行，其中在第一区(19)中从由铝熔体制成的铝或从由第一铝合金熔体(23)制成的铝基合金中的一种铝基合金来制造第一棒(22)，在第二区(20)中将由所述铝熔体或所述第一铝基合金熔体(23)制成的所述第一棒(22)大体上冷却，直到所述第一棒具有硬化的第一表面(24)，并且在第三区(21)中向所述硬化的第一表面(24)上从由铝熔体制成的铝或从由第二铝合金熔体(26)制成的另外的铝基合金浇铸第二棒(25)，前提条件是，当使用铝时，从第二铝基合金来制造相应的另一个棒(22或25)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一棒(22)的冷却在冷却段中进行，所述冷却段具有被指派给所述第一棒(22)的第一表面(24)的上冷却回路和被指派给所述第一棒(22)的第二表面(39)的下冷却回路，其中所述上冷却回路的数量小于所述下冷却回路的数量。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述第一棒(22)在所述第一表面(24)的区域中用选自1℃/s至15℃/s的范围内的冷却速率来冷却。
9.根据权利要求6至8之一所述的方法，其特征在于，所述第一棒(22)在所述第一表面(24)的区域中被冷却到不小于400℃的温度。
10.根据权利要求6至9之一所述的方法，其特征在于，所述第一棒(22)在侧向端面(40)的区域中被冷却。
11.根据权利要求6至10之一所述的方法，其特征在于，所述第二棒(25)在浇铸到所述第一棒(22)的所述第一表面(24)上之后用另外的冷却回路冷却，其中所述第二棒(25)的硬化前沿形成在所述另外的冷却回路之前。
12.根据权利要求6至11之一所述的方法，其特征在于，所述第一铝基合金用基本上球形的结构制造，并且所述第二铝基合金用基本上枝状结构制造。
13.根据权利要求6至12之一所述的方法，其特征在于，使用相对于熔点较高的铝基合金的熔点而言熔点相差最大15％的铝基合金来制造所述第一和第二棒(22，25)，或者在使用铝来制造所述第一或第二棒(22或25)的情况下，用于另一个棒(25或22)的铝基合金具有比铝的熔点高最大15％的熔点。
14.根据权利要求6至13之一所述的方法，其特征在于，所述前体材料(11)以2：1与1：10之间的层厚度比率D来制造，其中所述层厚度比率是在铸造过程之后所述第一棒(22)的层厚度与所述第二棒(25)的层厚度之比。
多层滑动轴承元件
[0001] 本发明涉及由复合材料制成的多层滑动轴承元件，所述复合材料包括支撑层、与所述支撑层相连的结合层和与所述结合层相连的轴承金属层，其中所述结合层由铝或第一无软相铝基合金制成并且所述轴承金属层由含有至少一种软相的第二铝基合金组成，并且所述结合层与所述轴承金属层通过熔体冶金连接而彼此相连，同时形成布置在所述结合层与所述轴承金属层之间的结合区，其中在所述结合区中形成晶粒。
[0002] 另外，本发明涉及制造多层滑动轴承元件的方法，包括以下步骤：通过复合铸造从第一铝基合金和第二铝基合金制造双层的前体材料，所述第一铝基合金构成所述前体材料的第一层，所述第二铝基合金构成所述前体材料的第二层；通过辊轧包覆将所述双层的前体材料与构成所述多层滑动轴承元件的支撑层的基底连接；并且将所述辊轧复合材料最终加工成所述多层滑动轴承元件。
[0003] 当今用于钢-铝复合滑动轴承的前体材料首先通过辊轧包覆方法制造。其中将基于无锡铝合金的轴承材料直接辊轧包覆到钢上。为了与钢连接，经典的含锡铝合金，例如像AlSn6Cu或AlSn40Cu，需要布置在钢与轴承金属之间的额外的结合膜，例如由纯铝制成。其中轴承金属与结合膜的预复合物仅仅通过辊轧包覆来生产。但是经包覆的复合物具有以下缺点，即它在形成连接时仅形成了粘性的结合。
[0004] 从现有技术(例如像EP 0 966 333 A1或者DE 103 33 589 B4)还已知如下方法，根据所述方法，将轴承金属合金浇铸到钢载体上。然而，此类的前体材料方法不能应用于钢-铝材料组合。其原因为，铁在铝中几乎没有溶解度(在655℃为0.052重量％Fe，在600℃为0.025重量％Fe，在500℃为0.006重量％Fe)。在升高的温度(例如高于400℃)，铁和铝之间发生由热动力学导致的扩散反应和因此造成的复杂金属间相的形成。这导致复合物的粘附强度的显著降低并且因此是不希望的。
[0005] 从EP 0 947 260 A1已知偏晶合金用于通过以高铸造和冷却速度对被加热到分离温度以上的温度的熔体进行棒铸造来制造滑动轴承的用途，以便在不使用中间层的情况下直接包覆钢载体。非偏晶合金(例如常规的铝-锡轴承合金)被排除并且不能用于直接包覆，因为尤其锡元素在辊轧包覆时与钢不形成粘合或不形成充分的粘附性。
[0006] 从DE 20 14 497 A已知一种用于制造滑动轴承的方法，根据所述方法，在根据热浸镀铝(Aludip)法的第一步骤中在钢带上产生Al-Si合金并且在另一个步骤中在后者上浇铸带有Sn和Pb的铝合金。
[0007] GB 749,529 A描述了一种制造滑动轴承的方法，其中首先通过向铝板上浇铸铝-锡合金来制造两层的前体材料，然后将这个前体材料辊轧并且在辊轧后在不含锡的侧面包覆到钢载体上。
[0009] 因此，本发明的目的是提供更好地承受更高轴承负载的、具有铝基合金作为轴承合金层的多层滑动轴承元件。
[0010] 本发明的这个目的通过开篇所述的多层滑动轴承元件来实现，其中在所述结合区中在所述结合层与所述轴承金属层之间形成连续的晶粒边界曲线。
[0011] 另外，本发明的目的通过开篇所述的方法来实现，其中提出，制造所述前体材料的所述复合铸造在具有至少三个不同区的设备中进行，其中在第一区中从铝或从由第一铝(合金)熔体制成的铝基合金中的一种铝基合金来制造第一棒，在第二区中将由铝或所述第一铝(合金)熔体制成的所述棒大体上冷却，直到所述第一棒具有硬化的第一表面，以及在第三区中向所述硬化的第一表面上从铝或从由第二铝(合金)熔体制成的另外的铝基合金浇铸第二棒，前提条件是，当使用铝时，从第二铝合金来制造相应的另一个棒。
[0012] 通过布置在支撑层与轴承金属层之间的结合层，改进了在结合层与轴承金属层之间的复合强度，其中以如下方式改进粘附强度：由于所述制造方法，在这两个层之间没有形成微观可见的边界层，而是在晶粒边界区域中进行顺畅的过渡，即从结合层向轴承金属层存在连续的晶粒边界曲线。由此避免了这两个层之间的晶粒边界区域中的干扰区。还由此实现的改进的层复合物强度在裂纹扩展方面具有另外的优点。在包覆式复合时显示出，来自轴承金属层的裂纹在遇到结合膜时不是或并不总是进入结合层材料中，而是沿着结合层/轴承金属层的边界面前进，这可能导致脱层。在根据本发明的层复合物中，裂纹不是沿着结合区前进，而是裂纹由于连续的晶粒边界曲线而进一步向结合层中移动并且可以不依赖于结合层的强度而使得裂纹停止。因此可以有效地防止脱层。滑动轴承自身在受到裂纹损伤时还具有一定的功能性，因为防止了轴承销与较不适合摩擦的材料进行接触。在使用高强度的结合层(相对于轴承材料而言高强度)时，还可以针对性地设定和改变叠层复合物的总强度。但是，高强度轴承材料与更软更柔的结合层的组合也是可行的，由此能改进缓冲特性。即可以使例如像适配能力和缓冲特性的特性与相应的要求相匹配。在需要高适配能力的应用中，使用具有厚的轴承金属层和更薄的结合层的层结构。如果强度更重要的话，则可以使用相反的结构。另外，结合层(强度、层厚度、厚度比率)可能影响双金属效应(对轴承壳的扩展行为和耐受行为有影响)。
[0013] 根据多层滑动轴承元件的一个实施变体，所述结合层的所述第一铝基合金和/或所述轴承金属层的所述第二铝基合金具有至少一种(另外的)合金元素，其中所述合金元素在所述结合层与所述轴承金属层之间形成的所述结合区中具有浓度梯度。这种合金元素也可以通过软相元素构成，即，使得软相元素也可以在多层滑动轴承元件的经向方向上至少部分地以浓度梯度存在。如公知的，通过这种(另外的)合金元素赋予所述轴承金属特定的特性，例如像通过构成金属间相的金属(例如像铝)而改进的润滑能力、更高的硬度等。由于形成硬度梯度，结合层和轴承金属层的特性的过渡可以更“软”地实现，由此在结合层与轴承金属层之间的结合强度可以进一步改进。
[0014] 根据多层滑动轴承元件的另一个实施变体可以提出，所述晶粒的粒径在所述结合层与所述轴承金属层之间形成的所述结合区中具有100μm的平均最大直径。由此可以通过增大结合层与轴承金属层之间的比表面积来改进复合强度。
[0015] 鉴于由于避免凹口效应而适当时出现的裂纹扩宽，有利的是，相对于在所述结合区中所述晶粒的总量，所述晶粒的至少25％的比例，至少在所述结合层与所述轴承金属层之间形成的所述结合区中具有近似球形的形貌。
[0016] 根据多层滑动轴承元件的另一个实施变体可以提出，除所述至少一种软相元素之外，所述结合层的所述第一铝基合金具有与所述轴承合金层的所述第二铝基合金相同的定性组成。即，在这两个层中，除了软相元素之外，存在相同的元素。由此可以实现，结合层和轴承合金层的铝基合金显示出相似的固化行为，由此所述前体材料的辊轧行为能够得以改进。但是此外，由此还可以改进此类复合材料的可再利用性，因为通过这两种铝基合金的相关性可以简单地实现将所铸造的复合物引导回到用于制造前体材料的循环中。
[0017] 根据所述方法的一个实施变体可以提出，所述第一棒的冷却在冷却段中进行，所述冷却段具有被指派给所述第一棒的第一表面的上冷却回路和被指派给所述第一棒的第二表面的下冷却回路，其中所述上冷却回路的数量小于所述下冷却回路的数量。由此可以更好地影响线股中的热状况，由此可以改进在后续的对第二棒的浇铸之后在结合区中连续的晶粒边界曲线的形成。
[0018] 优选地，所述第一棒在所述第一表面的区域中用选自1℃/s至15℃/s的范围内的、在总冷却段上平均的冷却速率来冷却。还优选地，所述第一棒在所述第一表面的区域中在第一区中被冷却到不小于400°C的温度。通过这些手段中的至少一个，尤其通过这两个手段一起，可以影响结合区的层厚度。由此可以正面地影响结合层对轴承合金层的粘附性。
[0019] 优选地，在浇铸所述第二棒之前，将所述第一棒在侧向端面的区域中冷却。通过侧面冷却，可以实现：产生平坦的硬化前沿并且“池深度(Sumpftiefe)”不具有对铸造宽度的依赖性。由此可以实现，在后续的浇铸过程中在铸造宽度上存在几乎相同的热行为，由此可以明显改进前体材料的复合强度。
[0020] 所述第二棒可以在浇铸到所述第一棒的所述第一表面上之后用另外的冷却回路冷却，其中所述第二棒的硬化前沿形成在所述另外的冷却回路之前。通过所述方法的这个实施变体，还可以通过第二棒的液态熔体在所述第一棒上的相对长的停留时间实现对复合强度的进一步改进。另外，由此可以实现第一棒在朝向第二棒的方向上单侧指向的硬化，所述硬化同样正面地影响第二棒在第一棒上的粘附性。通过指向性的硬化，可以将杂质和缺陷(如孔或空腔)在表面的方向上“迁移”，也就是说从结合区中去除。它们在表面处的存在并不造成干扰，因为表面一般还要被机械地或切割式地后续加工，由此从所述多层滑动轴承元件去除杂质等。指向性的硬化由此可以实现，用所述第二棒引入的能量的至少大部分通过所述第一棒排出，使得在第二棒用冷却装置主动冷却之前硬化。
[0021] 在“迁移”铸造结构中的杂质或缺陷方面有利的是，所述第一铝基合金用基本上球形的结构制造，并且所述第二铝基合金用基本上枝状结构制造，因为由此能够更好地避免在相反方向上的“向回迁移”。
[0022] 根据所述方法的另一个实施变体可以提出，使用相对于熔点较高的铝基合金的熔点而言熔点相差最大15％的铝基合金来制造所述第一和第二棒，或者在使用铝来制造所述第一或第二棒的情况下，用于另一个棒的铝基合金具有比铝的熔点高最大15％的熔点。由此可以在浇铸过程中浇铸相应的材料将第一材料升温/加热到由于在所形成的两个层之间的扩散过程而有利于复合物形成的温度。
[0023] 在处理速度方面以及浇铸区域中的热行为方面，已经证实有利的是，层厚度比率(在铸造后状态下)D为2：1与1：10之间，其中所述层厚度比率是基底的层厚度与浇铸层的层厚度之比。
[0025] 附图中分别示出了简化的、示意性的图示：
[0026] 图1示出来自现有技术的没有蚀刻的所谓双材料滑动轴承的宏观结构的构造；
[0027] 图2示出来自现有技术的具有晶粒边界蚀刻的双材料滑动轴承的微观结构的构造(支撑体微观结构未示出)；
[0028] 图3示出在结合层金属与轴承金属之间的具有用于铝的晶粒边界蚀刻的界面的区域中，根据图2的双材料轴承的微观结构的细节；
[0029] 图4示出根据本发明的没有蚀刻的用于双材料滑动轴承的前体材料的宏观结构的构造；
[0030] 图5示出根据本发明的具有晶粒边界蚀刻的用于双材料滑动轴承的前体材料的微观结构的构造(支撑层微观结构未示出)；
[0031] 图6示出在根据图2的具有用于铝的晶粒边界蚀刻的前体材料的结合层与轴承金属层之间的复合物的微观结构的细节；
[0032] 图7以侧视图示出多层滑动轴承元件；
[0033] 图8示出来自层复合物的实施变体的局部；
[0034] 图9以剖开的侧视图示出用于制造用于多层滑动轴承元件的前体材料的设备；
[0035] 图10示出借助于扭转测试测定的本发明复合物的定性粘合强度与常规方法中制造的复合物的对比；
[0036] 图11示出本发明复合物的反复弯曲强度与常规方法中制造的复合物的对比；
[0037] 图12示出本发明复合物的反复弯曲强度与常规方法中制造的复合物的对比；
[0038] 图13示出本发明复合物的微动磨损负载极限(Fress lastgrenze)与常规方法中制造的复合物的对比。
[0039] 应注意，在不同地描述的实施方式中，相同的零件设置有相同的参考号或相同的部件编号，其中在整个说明书中包含的公开内容类似地可以转移到具有相同的参考号或相同的部件编号的相同零件上。在说明书中所选的位置信息，例如像上方、下方、侧向等等，都参照直接描述以及展示的附图，并且这些位置信息在位置变化时相应地转移到新的位置上。
[0040] 为了更好地理解本发明，参考辊轧包覆而介绍性地简短概述现有技术。
[0041] 图1至3示意性示出了根据现有技术的钢-铝滑动轴承1的结构中的局部(宏观和微观的)。
[0042] 这个滑动轴承1由钢制成的支撑层2组成。将由纯铝制成的结合层3施加在其上。在结合层3上布置有由铝合金制成的轴承金属层4，所述轴承金属层构成滑动轴承1的运行层。铝合金具有最多50重量％的锡含量。锡的结构组成部分是所谓的软相5并且用于在油润滑不足的情况下用作润滑剂，以便防止滑动轴承1的混合式摩擦和在最严重情况下的完全摩擦。锡作为铝合金中的异质的结构组成部分存在。
[0043] 结合层3仅仅用于在支撑层2与轴承金属层4之间形成复合物。由于软相5在轴承金属层4中的比例，用支撑层2直接形成复合物是不可行的。因此，这种轴承构造的宏观结构(图1)的特征在于三种不同材料的组合，即钢、纯铝和铝锡合金。
[0044] 图2和图3示出结合层3与轴承金属层4之间的复合物的微观结构构造。为了图示简单起见，省略了对支撑层2的微观结构的展示。所示的是这两个层以及软相5的示意性晶粒结构。
[0045] 轴承金属层4的微观结构构造的特征在于结合层3与轴承金属层4之间突出的边界层6。边界层6在此由结合层3的铝和轴承金属层4的铝的晶粒9、10的彼此贴靠的表面7、8构成(图3)。结合层金属晶粒与轴承金属晶粒的接触没有形成适合的晶粒边界，因为晶粒边界仅仅分隔相同晶体结构但不同取向的区域。而这两种材料之间的接触应看做合成创造的界面。
[0046] 合成创造的界面大多数情况下并不处于能量平衡，因为晶格结构和取向都不彼此匹配并且造成在邻接的微晶或晶粒中形成不均匀性。
[0047] 相对于结合层3与轴承金属层4之间的总的复合物，这种合成生产的边界层6构成削弱位置，因为这个边界层与晶粒边界相比，从能量角度来看(例如界面能量)是非常不利的。也就是说，从宏观角度来看，具有此界面的粘合或结合强度是不利的。
[0048] 在此，本发明对复合强度进行改进。
[0049] 根据本发明的多层滑动轴承由平面的前体材料11通过变形来制造，所述前体材料例如像在图4至6中局部展示的。
[0050] 前体材料11包括结合层3和与连接层3相连的轴承金属层4，或由这些层组成。此前体材料11通过结合层3与支撑层3相连。
[0051] 结合层3由铝或第一铝基合金组成。轴承金属层4由第二铝基合金组成。在结合层3与轴承金属层4之间形成熔体冶金连接。
[0052] 另外，在结合层3与轴承金属层4之间形成在这两个层之间具有连续晶粒边界曲线的结合区或连接区域12。
[0053] 在此，在本发明的意义上连续的晶粒边界曲线应理解为，在至少由轴承金属层4与结合层3的铝形成的晶粒9、10之间没有形成光学显微镜可辨别的边界层6(图2和3)，如借助于图4至6在下文中解释的。也就是，在结合层3与轴承金属层4之间的晶粒边界不存在中断(不连续)。
[0054] 为了更好地与现有技术进行比较，图4至6示出前体材料11的构造(宏观和微观的)。
[0055] 宏观构造对应于如在图1至3中已经解释的滑动轴承的钢-铝构造。因此图1至4示出了相同的构造。
[0056] 与之对应的，前体材料11宏观地示出了由纯铝制成的结合层3和由铝基合金制成的轴承金属层4。在铝基合金中异质地插入锡作为软相5。关于此点可参照图1的实施方式。
[0057] 图5和6示出了前体材料11的微观结构构造。与图2的情况一样，在图5中已经省略了对支撑层2的微观结构的展示。
[0058] 与滑动轴承的现有技术的不同点已经可以从图5看出，但尤其从图6可以明显看出。
[0059] 图6示出结合层3与轴承金属层4之间过渡部的细节。前体材料11在结合层3与轴承金属层4之间不具有明显的边界层(如在图2和3中根据现有技术的滑动轴承1中所展示的)。而是在此实施变体中由结合层3和轴承金属层4构成的运行层复合物的内部形成连续的晶粒边界曲线。也就是说，晶粒边界没有被如先前描述的合成的界面中断。从宏观视角来看前体材料11和运行层仍然具有两种不同的材料，即纯铝和铝锡合金，如在图4中示意性展示的。
[0060] 在前体材料11中且因此在由之构成的多层滑动轴承中，结合层金属与轴承金属之间的连接于是仅仅通过这两种材料的单独的微晶或晶粒9、10之间的晶粒边界13的内聚力而得以保证。在能量方面看，这是所述连接的一种有利形式。从宏观角度来看，由此产生了这两个复合物配对的更高的机械结合强度，使得由之制造的多层滑动轴承元件(图7)能够承受比来自现有技术的类似滑动轴承1更高的负载。其中，类似的滑动轴承是指宏观构造以及相同的材料组合，例如钢-Al99.9-AlSn20(支撑层1-结合层3-轴承金属层4)。
[0061] 连续的晶粒边界曲线可以在产品中通过简单的方法(晶粒边界蚀刻)得以证明，尽管在宏观构造中在现有技术与本发明的滑动轴承之间没有区别。
[0062] 改进的结合强度的原因首先在于能量方面的行为。
[0063] 界面(图2和3中的边界层6)理论上是一个平面，其中两种“物体”基本上无间距地彼此贴靠，但是与在宏观角度上看一种均匀的“物体”相比具有明显较差的“通过性”。因此，从能量角度来看，界面是一种不利的状态，因为位于界面处的外部结合向“空”腔中指向或在对置的、晶体学上不可通过的另一个界面的方向上指向。“过量”的结合能量因而必须被加入体系中，这导致不利的能量状态。在此情况下提及界面能量(J/m2)。
[0064] 工艺表面，例如像在辊轧包覆中使用的，在基本的净化和活化(通过去脂、刷洗或研磨过程)之后自身具有吸附层、氧化物层和固有的边缘层。这些表面在辊轧包覆时借助于高压而连接。在此吸附层被破坏，氧化物反应层被撕裂并且与固有的边缘层进行接触。于是这通过“机械锚固”形成了所谓的边界层。严格地说，并不直接接触基础材料。在机械锚固时，金属彼此锚固。在以原子级间距接近的情况下构成了紧密接触。借助于粘合的粘附可以通过高压、例如通过变形过程(辊轧包覆)来制造。
[0065] 通过在足够高的温度下的热处理，在(通过机械锚固制造的)结合配对物之间造成了在结合平面中的重排过程，这两种材料在原子层级上彼此“混合”。然而，在这种边界层中不存在这两种结合配对物的晶格结构的任何平滑的过渡，而是形成了分离线。
[0066] 在金相学显微图像中，这种边界层可以借助于适合的蚀刻方法而变得可见(例如用5m 0.5ml HF酸在100ml H2O中的蚀刻溶液，蚀刻时长为5s至60s)。边界层的蚀刻的原因在于，内部固有的边缘层在邻接的晶格中具有局部改变的化学组成和不均匀性，并且因此与基础材料不同，被蚀刻溶液腐蚀。相同的原理在蚀刻晶粒边界时也适用。
[0067] 在根据本发明的前体材料11中所述层的复合相对于机械锚固的边界层具有一系列的优点，如在上文已经部分地阐述的。
[0068] 其中借助于晶粒边界内聚力确保了粘附性。
[0069] 如已经实施的，根据定义，在晶体中的晶粒边界分离了具有不同取向但具有相同晶体结构或晶格结构的区域(微晶或晶粒)。
[0070] 在机械锚固的界面的情况下，晶格(即使为相同的晶格类型，如立方晶系)不再正确地彼此匹配。在此种连接中，总是形成具有所谓的错配偏差的非常复杂的结构，所述结构在能量上是不利的。
[0071] 在图7中，出于完整性的原因，示出了由前体材料制成的呈滑动轴承半壳形式的多层滑动轴承元件14。示出了由支撑层2、与之相连的结合层3和与后者相连的轴承金属层4组成的三层实施变体。但是多层滑动轴承元件14还可以形成为三分之一壳或者四分之一壳等等。多层滑动轴承元件可以与其他的(相同或不同的)轴承壳在轴承接受件中组合成滑动轴承。
[0072] 然而多层滑动轴承元件14的其他实施变体也是可行的，例如实施为轴承套筒或止动环。
[0074] 在根据图7的实施变体中，轴承金属层4在工作中与待支承的部件(例如轴)直接接触。
[0075] 还可行的是，多层滑动轴承元件14由多于三个层构成，为此在轴承金属层4上再布置至少一个另外的层并且可以与之相连，例如滑动层15，如在图7中用虚线所示的。在轴承金属层4与滑动层15之间可以布置至少一个中间层，例如扩散阻挡层和/或另外的结合层。所述层可以是电镀地或借助于PVD或CVD方法沉积的层。同样可以施加基于聚合物的层，尤其增滑漆料(Gleitlack)。其组合也是可行的。
[0076] 图8示出前体材料11的层复合物的一个实施变体的横截面，包括以下层或由以下层组成：支撑层2、布置在其上并与其相连的结合层3、以及在后者上并与之相连的轴承金属层4。轴承金属层4可以在结合层3的整个表面上延伸。但还可行的是，轴承金属层4仅在结合层3的表面的部分区域上延伸。
[0077] 结合层3和轴承金属层4具有铝作为主要组分，铝分别构成所述层的基质。
[0078] 结合层3例如可以纯铝(Al99或Al99.9)组成。结合层3的第一铝基合金和/或轴承金属层4的第二铝基合金可以至少包含一种元素，所述元素选自包含以下元素或由以下元素组成的组：Si、Sb、Cu、Mn、Mg、Zn、Co、Zr、Ni、Sc、Er、Ti、V、Nb、Ta。所述至少一种合金元素的含量在此可以为0.5重量％与15重量％之间或者这种合金元素在铝基合金中的总含量为0.5重量％与25重量％之间。Si和Sb在此作为硬相元素或硬相构成物起作用，元素Cu、Mn、Mg、Zn用作主要加固化元素，并且元素Co、Zr、Ni、Sc、Er、Ti、V、Nb、Ta用作次要加固化元素。
也可以在结合层3和/或轴承金属层4中包含刚刚所述的三个元素组中每个组各至少一种元素。
也可以在结合层3和/或轴承金属层4中包含刚刚所述的三个元素组中每个组各至少一种元素。
[0080] 与结合层3不同，轴承金属层4的铝基合金包含至少一种软相元素，所述软相元素选自包括Sn、Bi、In、Pb及其混合物的组。软相元素的含量或总含量可以为最大49.9重量％、尤其在3重量％与40重量％之间。软相元素是与基质元素尤其不可混合的并且构成合金的异质的结构组分。优选地，包含Sn和/或Bi作为软相元素。
[0081] 结合层3是不含软相的。
[0082] 理论上第一和第二铝基合金可以以不仅定性而且定量的方式有所区别。然而，优选前体材料11且由此多层滑动轴承元件14的如下实施变体，其中除所述至少一种软相元素之外，所述结合层3的所述第一铝基合金具有与所述轴承合金层4的所述第二铝基合金相同的定性组成。在此还可行的是，这两种铝基合金仅仅在至少第一软相元素方面不同，也就是说在这两种铝基合金中的其他合金元素的含量都是相同的。例如结合层3的第一铝基合金可以由AlCuMn组成，而且轴承金属层4的第二铝基合金可以由AlSn20CuMn组成。通过第一和第二铝合金在定性和在适当时定量方面的相似，它们具有非常相似的加固化行为，由此能够限制改进可冷轧性。
[0083] 根据多层滑动轴承元件14的另一个实施变体可以提出，结合层3的第一铝基合金和/或轴承金属层4的第二铝基合金的除铝之外的至少一种合金元素在结合层3与轴承金属层4之间形成的结合区中具有浓度梯度，使得在由结合层3和轴承金属层4构成的复合物中所述至少一种合金元素的浓度中没有跃变的过渡。在存在多种合金元素时，可以对于这些合金元素中的至少一种或多种或者对于所有的合金元素形成浓度梯度。例如可以仅对于所述至少一种软相元素形成浓度梯度。
[0084] 在本发明的意义上，结合区(作为同义词也称为连接区域12)应理解为是在结合层3与轴承金属层4之间的宏观可辨识的界面处的最大200μm、尤其在10μm与100μm之间的层厚度。
[0085] 在多层滑动轴承元件14中，结合层3的层厚度可以为100μm与1000μm之间。在铸造后状态下，也就是在复合物铸造制造之后且在其进一步加工之前，结合层3的层厚度为2mm与12mm之间。
[0086] 轴承金属层4的层厚度可以为100μm与3000μm之间。在铸造后状态下，轴承金属层4的层厚度可以为8mm与20mm之间。
[0087] 可以提出，结合层3的晶粒10和/或轴承金属层4的晶粒9的粒径在所述结合层3与所述轴承金属层4之间形成的所述连接区域12中具有最大100μm的平均最大直径。这通过与适合的热机械过程控制相结合地以熔体冶金方式添加晶粒细化剂来进行，如当今现有技术一样。
[0088] 平均直径在此应理解为平均线性粒径，也称为海恩粒径(Heynsche这一结构特征值的测量是借助于定量结构分析的标准通过对显微图像的光学分析来进行的，如当今的现有技术一样。
[0089] 有利的是，相对于在所述连接区域12中所述晶粒9、10的总量，所述晶粒9、10的至少25％的比例，至少在所述结合层3与所述轴承金属层4之间形成的所述连接区域12中具有近似球形的形貌。
[0090] 前体材料11通过复合铸造来制造，使得结合层3以熔体冶金方式与轴承金属层4相连。为此可以将用于轴承金属层4的熔化的材料浇铸到固态的结合层3上。但也可行的是，相反地将用于结合层3的熔化的材料浇铸到固态的轴承金属层4上。
[0091] 此外，替代地可行的是，结合层3或轴承金属层4至少在其表面的区域中被熔化并且将用于轴承金属层4或结合层3的材料浇铸到结合层3或轴承金属层4的所述至少部分熔化的材料上。
[0092] 在图9中展示了用于制造结合层3和轴承金属层4的复合铸造物的设备16的优选实施变体。因为铸造的顺序可能不同，如上文已经阐述的，在下文中仅仅称为基底17和浇铸层18。基底17可以是结合层3或轴承金属层4，而浇铸层18相应地可以是轴承金属层4或结合层
3。还取决于此来选择第一和第二铝基合金。
3。还取决于此来选择第一和第二铝基合金。
[0093] 一般而言，多层滑动轴承元件14的制造包括以下方法步骤：包括以下步骤：
[0094] -通过复合铸造从第一铝基合金和第二铝基合金制造双层的前体材料11，所述第一铝基合金构成所述前体材料11的第一层，所述第二铝基合金构成所述前体材料11的第二层；
[0095] -通过辊轧包覆将所述双层的前体材料11与构成所述多层滑动轴承元件14的支撑层2的基底连接；
[0096] -将所述辊轧复合材料最终加工成所述多层滑动轴承元件14，
[0097] 用于制造所述复合铸造物的设备16具有至少一个第一区19、与所述第一区直接相连的第二区20和与所述第二区直接相连的第三区21。在第一区19中从铝或从由第一铝(合金)熔体23制成的铝基合金中的一种铝基合金来制造第一棒22。在第二区20中将由所述第一铝(合金)熔体23制成的所述第一棒22至少大体上冷却直到所述第一棒具有硬化的第一表面24。在第三区21中向所述硬化的第一表面24上从铝或从由第二铝(合金)熔体26制成的另外的铝基合金浇铸第二棒25，前提条件是，当使用铝时，从第二铝基合金来制造相应的另一个棒22或25。
[0098] 设备16具有下部的第一循环带27和上部的第二带28，所述带分别通过多个滚轮引导。下部的第一带27在生产方向上在设备16的整个长度上延伸。下部的第二带28相反仅在这个总长度的部分区域上延伸，如图9中可以看到的。这个部分区域限定设备的第一区19。
[0099] 竖直的距离29限定基底17的铸造腔，也就是基底层厚度，所述基底层厚度依据所使用的基底材料不同可以为2mm、尤其6mm与20mm之间。铸造腔的宽度(俯视图9的方向上)可以例如为最多450mm。
[0101] 在下部的第一带27下方布置有第一冷却装置31，所述第一冷却装置具有由冷却剂流过的第一冷却通道32，其中优选下部的第一带27贴靠第一冷却装置31。第一冷却装置31可以包括冷却板33，例如由铜制成，在所述冷却板中布置有至少一个第一冷却通道32。
[0102] 此外，在上部的第二带28上方布置有第二冷却装置34，所述第二冷却装置具有由冷却剂流过的至少一个第二冷却通道35，其中优选上部的第二带28贴靠第二冷却装置34。第二冷却装置34可以包括冷却板36，例如由铜制成，在所述冷却板中布置有至少一个第二冷却通道35。
[0103] 第一冷却装置31在生产方向上在设备16的几乎整个长度上延伸。第二冷却装置34相反仅在至少接近第一区20的整个长度上延伸。由此第一棒22在与第一区19相连的区20中没有被强制冷却。由此可以改进在基底17的上部的第一表面24处的热状况，以便后续第二棒25的浇铸。
[0104] 优选地，冷却板33、36至少接近彼此平行地布置。
[0105] 通过第一和第二冷却装置31、34将熔化热从第一棒25的熔体抽走。冷却在此根据所述方法的优选实施变体以在第一棒22的第一表面24的区域中以选自1℃/s至15℃/s的范围内的冷却速率来进行。在此，冷却速率优选匹配于带速度。为此优选地，根据所述方法的另一个实施变体，将第一棒22在第一表面24的区域中冷却到在第一区19中的温度，所述温度不小于400℃、尤其在400℃与550℃之间。
[0106] 至少所述下部的第一带27被驱动，使得所浇铸的熔体在生产方向上(在图9中从左向右)被输送。但也可以额外地驱动所述上部的第二带28，其中在此情况下，这两个带的速度彼此同步，例如通过伺服电机。
[0107] 可以通过带速度来设定或改变铸造速度。
[0108] 浇铸单元37位于设备16的终点处，用所述浇铸单元将用于第二棒25的铝(合金)熔体浇铸到第一棒22的表面24上。
[0109] 这个浇铸单元37的起点与上部的第二带28的终点(分别在生产方向上看)之间的水平距离限定了设备16的第二区20的长度。据此，设备16的第三区通过浇铸单元37的起点和下部的第一带27的终点来限定。
[0110] 浇铸单元37形成为在生产方向上可调节，使得第二和第三区20、21的长度可以变化。由此可以影响浇铸层18与基底17之间的复合强度，尤其当前体材料11由不同的合金组合物制造时，因为由此能够影响第一棒22的第一表面24的热状况。
[0111] 浇铸单元37优选具有竖直布置的铸造喷嘴38。还优选的是，铸造喷嘴38形成为在铸造方向上可调节。铸造喷嘴38的铸造厚度可以例如为4mm至12mm。优选铸造厚度等于铸造喷嘴38的铸造空隙厚度。铸造喷嘴38的铸造空隙可以形成为直的或锥形聚拢的。优选铸造喷嘴的铸造宽度等于基底17的铸造腔的宽度。
[0112] 借助于浇铸单元37，将浇铸层18浇铸到基底17上。基底17在此在浇铸装置37之前至少在表面24的区域中、优选完全地已经为固态，即硬化。
[0113] 根据所述方法的另一个优选的实施变体可以提出，所述第一棒22的冷却在冷却段中进行，所述冷却段具有被指派给所述第一棒22的第一表面24的上冷却回路和被指派给所述第一棒22的第二表面39的下冷却回路，其中所述上冷却回路的数量小于所述下冷却回路的数量。为此可以将下部冷却装置31的所述至少一个冷却通道32划分成多个、尤其三个彼此独立的冷却回路。上部冷却装置34此外还可以形成为具有仅一个单一的冷却通道35。
[0114] 要注意的是，冷却板33、36可以具有多个子通道，所述子通道在生产方向上彼此相继且尤其横向于生产方向走向，如在图9中展示的。但这些子通道可以构成一个单一的冷却通道，其方式为这些子通道例如形成为曲折走向的。同样，在设备16的纵向侧面可以布置两个汇集通道，其中子通道从汇集通道中的一个出来并且汇入另一个中。这个实施方式归属于概念“一个冷却通道”中，因为它们不是彼此独立的而是彼此处于流动连接。
[0115] 在多个独立的冷却通道的情况下，在单独的冷却通道之间不存在此类的流动连接。
[0116] 还可行的是另外的、即独立于上述3：1的划分的冷却通道，例如仅两个下部和一个上部冷却通道、或两个上部和四个下部冷却通道等。
[0117] 通过下部冷却装置31的更大数量的彼此独立的冷却通道，可以更准确地影响第一棒22的冷却，由此能够更准确地控制第一棒的热状况并因此能够改进上部的第二棒25在下部的第一棒上的粘附强度。
[0118] 同样，为了更好地控制第一棒在第一表面24处的热状况，根据另一个优选的实施变体可以提出，第一棒22在左侧和右侧的侧向端面40的区域中被冷却。这优选通过第一棒22与侧向的端面40的接触来进行，所述侧向的端面具有热导率小于铜的材料。特别优选地，侧向的端面40的冷却通过其与石墨条的接触来进行，所述石墨条可以或被侧向地布置在铸造喷嘴30之后。石墨条被动地冷却或者也可以根据设备1的另一个实施变体被间接冷却，由此所述石墨条可以与被水冷的铜条处于直接接触或将后者布置在石墨条处。铜条在此也可以作为石墨条的载体起作用。由此在第一棒22中的第一表面24的区域中实现了均匀的温度特征曲线，使得第一棒22与第二棒25之间的结合品质在第一棒22的整个宽度上(在俯视图9时，也就是说垂直于纸面观看)能够得以改善。由此能够以更高的品质实现，至少在第一表面24的区域中至少接近直线式地、尤其直线式地形成下部第一棒22的硬化前沿。尤其由此实现，在浇铸第二棒25时在铸造宽度上存在均匀的热行为。
[0119] 为了侧向冷却第一棒22，在根据另一个实施变体间接用水冷却石墨条的情况下有利的是，为此使用相对较小的水体积流量，所述水体积流量可以为0.5l/分钟与1l/分钟之间，使得水具有接近蒸发点的温度。
[0120] 替代于此还可行的是，第一棒22的侧向的端面40在铸造喷嘴30之后被调温，例如再次通过直接或间接加热的石墨条。调温例如可以用作为载体介质的油来进行。
[0121] 根据所述方法的另一个实施变体可以提出，所述第二棒25在浇铸到所述第一棒22的所述第一表面24上之后用具有另外的冷却回路42的另外的冷却装置41来冷却，其中所述第二棒25的硬化前沿形成在所述另外的冷却回路42之前。即，所述另外的冷却回路42在生产方向上布置在浇铸单元37的铸造喷嘴38之后并与之间隔开。由此可以实现，用于制造浇铸层18的材料尽可能长地保持在熔融液体的状态，由此能够改进在基底17与浇铸层18之间(即在成品的多层滑动轴承元件14中的结合层3与轴承金属层4之间)的连续晶粒边界曲线的形成。
[0122] 在此，出于上述原因还有利的是，根据所述方法的另一个实施变体如下地设计这两个棒22、25的冷却，使得第一铝基合金以基本上球形的结构制造，并且第二铝基合金用基本上枝状结构制造。粒径在此可以为5μm与100μm之间。
[0123] 所述另外的冷却装置41优选具有被间接冷却(例如用被例如水的冷却剂流过的铜冷却器)的石墨板43。通过石墨板43可以实现所述另外的冷却装置41在第二棒25处的粘附性的降低，由此可以省略额外的润滑。另外，石墨具有相对较小的热导率(与铜相比)，由此进一步有利于连续晶粒边界曲线的形成。
[0124] 通过贴靠第一杆22的下部第一带27和上部第二带28的表面形貌，可以赋予第一棒22对应的表面形貌，所述表面形貌可以正面地影响与支撑层2和/或上部棒25的复合。
[0125] 前体材料11可以例如如下制造。
[0126] 基底17AlSn25Cu1Mn具有12mm厚度
[0127] 浇铸层18Al99.5具有12mm厚度
[0128] 于是D＝1
[0129] 铝合金熔体23的熔化温度：780-820℃
[0130] 铸造温度660-700℃
[0131] 铸造速度0.5-0.6m/分钟
[0132] 铝熔体26的熔化温度：820-850℃
[0133] 浇铸的铸造温度750-800℃
[0134] 浇铸时的基底带温度500-550℃
[0135] 冷却功率/第一棒22的侧向条通过量：5-10l/分钟
[0136] 通过将浇铸层18浇铸到基底17上使所述基底在表面上再次熔化。熔化的区可以达到直至从表面14测量的为1mm与5mm之间的进入基底17的深度。
[0137] 如此制造的前体材料11在铸造后状态下具有用经适配的拉伸实验(使用具有3mm厚度的方形样品和侧向螺丝连接的钳爪)测量的至少60N/mm2的层粘附性，也就是说由此粘附性高于较弱的成分Al99.7的拉伸强度，后者在相同的测试条件下具有约45N/mm2的拉伸强度。
[0138] 用其他的材料组合(见下表)也获得了类似的结果。
[0139] 为了结合层3与轴承金属层4之间的复合强度、即复合物的形成，已经证明有利的是，使用相对于熔点较高的铝基合金的熔点而言熔点相差最大15％的铝基合金来制造所述第一和第二棒22、25，或者在使用铝来制造所述第一或第二棒22、25的情况下，用于另一个棒的铝基合金具有比铝的熔点高最大15％的熔点。其实例是具有约660℃熔点的Al99的结合层3和具有约615℃熔点的AlSn40Cu1Mn的轴承金属层4的组合或者具有约650℃熔点的AlZn5MgCu的结合层和具有约630℃熔点的AlSn20Cu轴承金属层的组合。
[0140] 为了结合层3与轴承金属层4的熔体冶金连接，对于浇铸和因此再后续对于结合层3/轴承金属层4的复合物的复合强度而言证明为有利的是，为了浇铸，层厚度比率D在2：1与
1：10之间，尤其在3：2与2：3之间，其中所述层厚度比率D是基底的层厚度与相应的浇铸层的层厚度之比。例如，作为基底的轴承金属层4的层厚度(在浇铸后状态下)为8mm并且作为浇铸层的结合层3的层厚度为4mm。
1：10之间，尤其在3：2与2：3之间，其中所述层厚度比率D是基底的层厚度与相应的浇铸层的层厚度之比。例如，作为基底的轴承金属层4的层厚度(在浇铸后状态下)为8mm并且作为浇铸层的结合层3的层厚度为4mm。
[0141] 根据此方法变体制造的复合铸造材料可以再后续地经受向所需的支撑层2的厚度减少——借助于冷轧依赖于材料和厚度的包覆手段，在适当时有至少一次中间捏合以便改进可变形性，并且在适当时经受在轴承金属层4与结合层3之间的至少一种合金元素的浓度梯度的设定。由此获得的带于是可以被切割成所需的长度和宽度尺寸、定向、净化、去脂并且借助于研磨过程活化结合层3的侧面上的表面。
[0142] 前体材料11通过结合层3与支撑层2的连接优选通过辊轧包覆来进行。
[0143] 然后可以进行其他的热处理以设定轴承金属层4中的适合的结构和/或以改进不同层之间的结合和/或以设定在轴承金属层4与结合层3之间的至少一种合金组分的浓度梯度。
[0144] 还可行的是，通过多次浇铸用于层的材料熔体来制造相应的浇铸层，即轴承金属层4或结合层3，也就是说，因此轴承金属层4或结合层3由至少两个子层构造成。
[0145] 为了评估本发明进行了以下实验。
[0146] 借助于设备16制造了在固态的轴承金属层4(基底)上浇铸了用于结合层3的材料的复合物(实验编号1至10)以及在固态的结合层3(基底)上浇铸了用于轴承金属层4的材料的复合物(实验编号11和12)。下表1示出所制造的复合物的选择。
[0147] 表1：实验变体
[0148]实验编号 基底合金 浇铸合金 比率D
1 AlSn6Cu1Ni1 Al99.5 1
2 AlSn6Cu1Ni1 AlZn4Si1.5 1.2
3 AlSn20Cu1 Al99.5 1
4 AlSn20Cu1 AlZn4Si1.5 1.2
5 AlSn25Cu1Mn Al99.5 1
6 AlSn25Cu1Mn AlZn4Si1.5 1.2
7 AlSn40Cu1 Al99.5 1
8 AlZn5Bi5MnZr Al99.5 1
9 AlZn5Bi5MnZr AlZn4Si1.5 1.2
10 AlZn5Bi5MnZr AlZn5CuMg 1.5
11 Al99.5 AlSn6Cu1Ni1 0.1
12 AlZn4Si1.5 AlSn25Cu1Mn 0.25
13 AlCu1Mn AlSn25Cu1Mn 1
14 AlCu1Mn AlSn20Cu1 1
15 AlCu1Mn AlSn6Cu1Ni 1
16 AlSn25Cu1Mn AlCu1Mn 1
17 AlSn20Cu1 AlCu1Mn 1
18 AlSn6Cu1Ni AlCu1Mn 1
1 AlSn6Cu1Ni1 Al99.5 1
2 AlSn6Cu1Ni1 AlZn4Si1.5 1.2
3 AlSn20Cu1 Al99.5 1
4 AlSn20Cu1 AlZn4Si1.5 1.2
5 AlSn25Cu1Mn Al99.5 1
6 AlSn25Cu1Mn AlZn4Si1.5 1.2
7 AlSn40Cu1 Al99.5 1
8 AlZn5Bi5MnZr Al99.5 1
9 AlZn5Bi5MnZr AlZn4Si1.5 1.2
10 AlZn5Bi5MnZr AlZn5CuMg 1.5
11 Al99.5 AlSn6Cu1Ni1 0.1
12 AlZn4Si1.5 AlSn25Cu1Mn 0.25
13 AlCu1Mn AlSn25Cu1Mn 1
14 AlCu1Mn AlSn20Cu1 1
15 AlCu1Mn AlSn6Cu1Ni 1
16 AlSn25Cu1Mn AlCu1Mn 1
17 AlSn20Cu1 AlCu1Mn 1
18 AlSn6Cu1Ni AlCu1Mn 1
[0149] 在此处要再次提及，比率D描述了在铸造过程之后的复合物的厚度比率。通过任选的继续加工步骤，所述比率可以对应于成品滑动轴承中所需的层厚度而任意地且依据所要求的应用来设定。下表2示出对应的实施变体。
[0150] 表2：可行的实施例
[0151]
[0152] 本欲突破说明书的范畴以详细地对所有实验方案给出测试结果。因此下文局限于各种变化方案。
[0153] 为了进行在下文中重现的测试，制造了用于扭转测试、反复弯曲测试和微动磨损极限负载测试的试样。为了比较，还测试了具有与实例中给出的相同的构造和相同的组成的辊轧包覆的复合物。
[0154] 在扭转测试中，样品暴露于扭转应力，其中一次扭转对应于将样品分别交替向左和向右旋转90°。在每次扭转之后检查样品的剥离情况。样品的扭转次数对应于直至出现具有限定的形式和伸长尺寸的第一次剥离为止的扭转次数。
[0155] 在反复弯曲测试中，在某一频率下用具有-1的R值的弯曲应力(路径受控的)(纯粹的反复应力)来加载样品。裂纹监测借助于粘贴的阻力测量条带来进行。
[0156] 在微动磨损极限负载测试中，在轴承测试机器中在12.6m/s的恒定的轴圆周速度、1.1l/min的恒定的油通过量、120℃的恒定的油温下用逐步提高的负载来加载轴承壳。在此测试中，分别在相似的条件下将由至少三个相同构造的滑动轴承组成的一个系列暴露于所描述的负载，直到出现微动磨损或直至实现最大的负载级别。然后，对于相应系列的所有滑动轴承，将从在出现微动磨损时的以MPa测量的极限负载或以MPa计的最大负载级别计算的平均微动磨损负载记录在框图中。
[0157] 在图10中展示了扭转测试作为用于定性的粘附强度的测试的结果。这个测试用于获取单独的层之间的连接的强度(粘附强度)的比较值。所述测试及其所基于的粘附强度的比较值仅适用于完全相同的样品的状态、形状和尺寸的比较。所述测试通过将一侧固定张紧的样品交替向右和向左旋转90°来进行。向右和向左90°的偏转以及随后向中间位置的恢复一起称为一次扭转。在所述测试中，用预先设定的扭转数量来加载样品，其中所设定的扭转彼此相继地进行。如果在测试过程中出现撕裂和/或剥离，则测试结束并且在测试报告中记录至此进行的扭转。
[0158] 通过测量点，在图10中在横轴上在概率网格中以百分比在记录样品的行中标注每个样品的扭转数量。在纵轴上标注绝对扭转数量。每个实验变体进行至少三次测试(每个变体在概率网格中至少三个测试点)。为了更好地对相应的测量点排序，另外在概率网格中展示了理想线(分隔线)。
[0159] 在所述测试中，还要提及的是，在所述测试中仅测试了结合层3与轴承金属层4之间的粘附性。在钢-支撑层2与结合层3之间的粘附强度的测试相应地也是可行的，然而为了分析在表1中详述的变体而没有进行所述测试。
[0160] 所示出的是，通过扭转测试获得的定性的粘附强度位于可接受线44(描述至少应达到的扭转数量)上方并且位于辊轧包覆的复合物的区域45上方。本发明的复合物(参见表1，实验编号1、2、6、7和10)通过曲线46至50展示。
[0161] 在图11和图12中展示了根据DIN 50142在室温下的作为用于多层滑动轴承元件14的抗持续振动强度测试的反复完全实验的结果。在此，以对数标度在纵坐标上标注了以MPa计的应力并且在横坐标上标注了直到第一次检测到裂纹为止的负载交替数量(损伤线51、52)以及样品断裂的时间点(失效线/沃勒尔线 53、54)。
[0162] 在这一点上应注意的是，在本说明书中所有关于标准的所有信息参照在申请日有效的相应标准的版本。
[0163] 在此测试中要提及的是，这些测试仅在具有完全加工的1：1层厚度比率的由结合层3和轴承金属层4组成的复合物上进行，以便获得在本发明的复合物与来自现有技术的复合物之间的粘附质量方面的差别。
[0164] 从图11和图12可以看出，本发明复合物的抗持续振动强度(由损伤线52看出)理论上与来自现有技术的复合物的抗持续振动强度(由损伤线51看出)处于相同的水平。然而这个结果并不令人惊讶，因为这些复合物分别由相同的合金组合组成。然而本发明复合物相对于来自现有技术的复合物的实质性优点可以从失效线/沃勒尔线(曲线53和54)的位置看出。在损伤线52和失效线/沃勒尔线54之间的区域，也就是说具有材料损伤的超应力的区域，在本发明复合物中大于来自现有技术的复合物(由损伤线51和失效线/沃勒尔线53限定)。对于由本发明复合物制成的部件的功能性，这意味着，轴承壳或运行层复合物的失效(例如运行层的脱层)比来自现有技术的复合物制造的轴承壳更晚出现。换言之，本发明复合物在出现完全失效之前承受更大量的预损伤。
[0165] 图13以框图示出微动磨损极限负载测试的结果。本发明的复合物具有在100Mpa的平均微动磨损极限负载(条55)，这个值明显高于比来自现有技术的复合物(条56)，后者为68MPa的平均微动磨损极限负载。
[0166] 为了比较，还制造了具有与实例中给出的相同的构造和相同的组成的辊轧包覆的复合物。然后使对比实例经受热处理(在350℃下3小时和在400℃下120小时的长时间捏合)。在此，结合层与轴承金属层之间的界面不改变。换言之，包覆的连接不能转变成借助于复合铸造而制造的连接。
[0167] 轴承金属层4和/或结合层3可以用具有20μm的最小平均粒径的晶粒9、10来制造。尤其还可以用大于100μm的层厚度来制造轴承金属层4和/或结合层3。
[0168] 多层滑动轴承14可以用在所有的发动机尺寸和类型中，例如用于商用车辆发动机或大型两冲程船舶发动机或个人乘用车辆发动机。
[0169] 实施例示出并描述了多层滑动轴承元件14以及其制造方法的可行的实施变体，其中在此点上要注意的是，单独实施变体的各种彼此组合也是可行的。
[0170] 为了顺序清楚，最后要注意的是，为了更好地理解多层滑动轴承元件14的构造，所述部件部分地未按比例和/或放大地和/或缩小地示出。
[0171] 参考号清单
[0172] 1 滑动轴承
[0173] 2 支撑层
[0174] 3 结合层
[0175] 4 轴承金属层
[0176] 5 软相
[0177] 6 边界层
[0178] 7 表面
[0179] 8 表面
[0180] 9 晶粒
[0181] 10 晶粒
[0182] 11 前体材料
[0183] 12 连接区域
[0184] 13 晶粒边界
[0185] 14 多层滑动轴承元件
[0186] 15 滑动层
[0187] 16 设备
[0188] 17 基底
[0189] 18 浇铸层
[0190] 19 区
[0191] 20 区
[0192] 21 区
[0193] 22 棒
[0194] 23 铝(合金)熔体
[0195] 24 表面
[0196] 25 棒
[0197] 26 铝(合金)熔体
[0198] 27 带
[0199] 28 带
[0200] 29 距离
[0201] 30 浇铸喷嘴
[0202] 31 冷却装置
[0203] 32 冷却通道
[0204] 33 冷却板
[0205] 34 冷却装置
[0206] 35 冷却通道
[0207] 36 冷却板
[0208] 37 浇铸单元
[0209] 38 浇铸喷嘴
[0210] 39 表面
[0211] 40 端面
[0212] 41 冷却装置
[0213] 42 冷却回路
[0214] 43 石墨板
[0215] 44 可接受线
[0216] 45 区域
[0217] 46 曲线
[0218] 47 曲线
[0219] 48 曲线
[0220] 49 曲线
[0221] 50 曲线
[0222] 51 损伤线
[0223] 52 损伤线
[0224] 53 沃勒尔线
[0225] 54 沃勒尔线
[0226] 55 条
[0227] 56 条
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