高塑性Sn-62Bi合金的制備及擠壓成形工藝的研究.pdf

1、本文對高塑性的Sn-62Bi合金錠坯制備和絲材加工進行創(chuàng)新探索，采用半固態(tài)成形技術(shù)制備力學(xué)性能優(yōu)異的Sn-62Bi合金鑄錠和絲材。主要研究如下:利用半固態(tài)成形技術(shù)制備出高塑性的半固態(tài)Sn-62Bi合金錠坯，通過擠壓成形的方式將半固態(tài)Sn-62Bi合金錠坯加工成Sn-62Bi合金絲材。通過金相顯微鏡、萬能力學(xué)拉伸試驗機測試等設(shè)備和技術(shù)探索了不同固相率下剪切力和作用時間對半固態(tài)Sn-62Bi合金組織和塑性的影響。對半固態(tài)Sn-62Bi合金絲

2、材的顯微組織和性能進行了研究。
　　試驗結(jié)果表明:金屬半固態(tài)成形技術(shù)不但可以制備出塊狀初生Bi相尺寸細小、性能優(yōu)良的半固態(tài)Sn-62Bi合金鑄錠，還可以優(yōu)化Sn-62Bi合金擠壓成形后絲材的性能。在半固態(tài)溫度145℃，攪拌速度為500r·min-1和攪拌時間為15min的工藝條件下，制備出塊狀Bi初生相尺寸約30μm，分布均勻的半固態(tài)Sn-62Bi合金錠坯，拉伸試驗下其延伸率為39.9％，與在180℃下的合金金屬熔液直接水冷凝固而

3、成的試樣相比提高了283.3％。在攪拌溫度為150℃時，攪拌時間的延長能使半固態(tài)漿料的塊狀初生相Bi互相之間增加摩擦和碰撞破碎，促進熔體中初生相的形核率，晶粒進一步細化，所制備的半固態(tài)Sn-62Bi合金初生相趨向于細小的方塊狀且分布均勻，合金伸長率進一步提高。
　　使用一種新型的在坩堝側(cè)翼水平施加超聲波的半固態(tài)攪拌方法來制備半固態(tài)Sn-62Bi合金。與傳統(tǒng)的普通水冷鑄造方法相比，采用這種特殊的直接超聲波處理方法對凝固過程中的Sn-

4、62Bi合金漿料攪拌120s，凝固后合金中的塊狀初生Bi相尺寸更加細小，分布更加均勻。超聲波攪拌后塊狀初生Bi相的尺寸為20μm到30μm，在145℃超聲波攪拌120s所獲得的合金錠坯經(jīng)過拉伸試驗測得其延伸率為43.21％，與在180℃下的合金金屬熔液直接水冷凝固而成的試樣相比提高了315％。這說明采用這種由坩堝側(cè)翼開孔直接施加超聲波攪拌的特殊直接超聲波攪拌法能夠通過超聲波產(chǎn)生的空化效應(yīng)和聲化效應(yīng)的作用改變初生Bi相的形狀，從而顯著提高

5、Sn-62Bi合金的塑性。
　　設(shè)計了符合低熔點合金Sn-62Bi合金擠壓成形的裝置并且對Sn-62Bi合金錠坯進行擠壓成形。系統(tǒng)研究了擠壓獲得絲材的組織和力學(xué)性能與擠壓前坯料的組織和力學(xué)性能的關(guān)聯(lián)性。經(jīng)過擠壓成形獲得絲材的微觀組織與未經(jīng)過擠壓的棒材組織相比，在強烈的三向壓應(yīng)力作用下塊狀初生Bi相的尺寸大幅度減小，沿擠壓力的方向呈長條狀分布。擠壓前錠坯的組織如果較為細小和均勻，使得在擠壓過程中，坯料所受到的變形抗力小，金屬內(nèi)外流速