新型高鋁青銅Cu-12Al-X合金組織性能的研究.pdf

1、鋁青銅以其優(yōu)異的綜合力學(xué)性能和耐磨損等性能在模具行業(yè)已經(jīng)發(fā)揮了重要的作用，但往往低Al含量的合金強(qiáng)硬度不高，高Al含量的合金塑韌性又差，為改善合金的這種沖突性，本課題按照前期制備多元高鋁青銅合金的方法對Fe、Ni、Mn等進(jìn)行微量調(diào)整，制得實(shí)驗(yàn)所用的新型高鋁青銅合金，并對其進(jìn)行不同的熱鍛、固溶時(shí)效和深冷處理，利用光學(xué)顯微鏡、SEM、EDS以及XRD等研究了各種工藝參數(shù)對合金組織性能的影響，從而選出最佳的熱鍛、固溶時(shí)效和深冷工藝參數(shù)，制得三

2、種不同狀態(tài)下的試樣，利用UMT-2摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，研究不同的載荷、轉(zhuǎn)數(shù)和溫度對不同狀態(tài)下合金摩擦磨損性能的影響，主要的研究成果如下：
　　鑄態(tài)新型高鋁青銅合金經(jīng)合適的熱鍛處理，相組成不變，主要為α、β'、γ2和κ，但是粗大的晶粒及相得到充分破碎，組織細(xì)化，合金的成分較均勻，氣孔壓合，致密度和力學(xué)性能都有一定程度的提高，合金最好的熱鍛工藝為：始鍛溫度920℃、變形程度40％，空冷。對鍛態(tài)合金再固溶時(shí)效處理發(fā)現(xiàn)，隨溫度的升高和

3、時(shí)間的延長，合金的強(qiáng)化相更加細(xì)小且多，強(qiáng)化效果增大，但當(dāng)溫度和時(shí)間達(dá)到一定值后出現(xiàn)過時(shí)效，所以合金的硬度、抗拉強(qiáng)度、延伸率和沖擊吸收功都呈先升高后降低的趨勢，合金最佳固溶時(shí)效工藝為“950℃×2h+475℃×4h”。對固溶和固溶時(shí)效后的合金分別進(jìn)行深冷處理，發(fā)現(xiàn)深冷促進(jìn)類馬氏體β'的生成及硬質(zhì)相溶解，合金體積收縮，原子間結(jié)合力增強(qiáng)，致密度提高，晶粒細(xì)化，產(chǎn)生壓應(yīng)力，位錯(cuò)增多，合金得到強(qiáng)化，但當(dāng)時(shí)間到2h后，強(qiáng)化作用不再增強(qiáng)，反而使空位的

4、分布和聚集狀態(tài)發(fā)生變化，合金硬度下降。由于深冷使β'變得更加穩(wěn)定，共析轉(zhuǎn)變溫度升高，硬質(zhì)相的析出受阻，所以深冷之后再時(shí)效的硬度峰值溫度升高，達(dá)到的硬度峰值也降低，深冷的強(qiáng)化作用被削弱，因此最好的強(qiáng)化工藝是“950℃×2h+475℃×4h+深冷2h”，此時(shí)合金的硬度、抗拉強(qiáng)度、延伸率、沖擊吸收功分別為46.73HRC、991MPa、4.5%、8.72J。
　　對最佳鍛態(tài)、時(shí)效、深冷態(tài)合金進(jìn)行摩擦磨損性能測試，發(fā)現(xiàn)同一狀態(tài)下，隨載荷的

5、增大，接觸面積和法向及切向力增大，合金的磨損加劇；隨轉(zhuǎn)數(shù)的增加，主要是由于氧化膜的生成、基體軟化和摩擦距離變長，合金的摩擦系數(shù)、磨損量和Ra均先減小后增加；隨溫度的升高，氧化的加劇以及基體的嚴(yán)重軟化，合金的摩擦系數(shù)、磨損量和Ra也都呈先降低后升高的趨勢，在300℃下，三種狀態(tài)合金主要的磨損機(jī)制都為嚴(yán)重氧化磨損和輕微磨料磨損。鍛態(tài)→時(shí)效→深冷，合金的強(qiáng)度和塑韌性逐漸升高，摩擦系數(shù)、磨損量和Ra減少，所以深冷態(tài)合金耐磨性是最好的，時(shí)效態(tài)次之