熱處理工藝對(duì)新型高鋁青銅合金組織和性能的影響.pdf

1、鋁青銅合金由于剛性穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、產(chǎn)品后續(xù)拋光容易,是極具發(fā)展前景的用于拉伸模具、壓延模具的材料。而Al含量低時(shí)強(qiáng)硬度不足,Al含量高時(shí)塑韌性差成為妨礙其應(yīng)用的關(guān)鍵。因此,制備出一種綜合性能優(yōu)異的鋁青銅合金是十分必要的。
　　本論文針對(duì)鋁青銅合金應(yīng)用于模具等材料中的實(shí)際狀況及對(duì)性能的要求,選用Cu-l2Al為研究對(duì)象,通過添加Fe、Ni、Mn等元素制備了一種新型高鋁青銅合金,并對(duì)該合金進(jìn)行固溶時(shí)效處理,探討固溶溫度、固溶保溫時(shí)間

2、,時(shí)效溫度、時(shí)效時(shí)間對(duì)該新型多元高鋁青銅合金組織及力學(xué)性能的影響,利用UMT-2摩擦磨損試驗(yàn)機(jī),研究了固溶時(shí)效工藝、加載力、轉(zhuǎn)速、溫度等對(duì)新型高鋁青銅合金摩擦磨損性能的影響,利用M283恒電位儀及全浸泡靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)研究了該新型多元高鋁青銅合金的腐蝕行為。主要研究成果如下:
　　新型高鋁青銅合金Cu-l2Al-X的鑄態(tài)組織相組成主要為:α、β'、γ2及k相,與傳統(tǒng)的鋁青銅合金ZCuAl10Fe3相比,硬質(zhì)相含量γ2及k相明顯增多,H

3、RC硬度及抗拉強(qiáng)度顯著提高,而與含Al量為14％的高鋁青銅合金相比,在強(qiáng)度、硬度相差不大的情況下,又具有良好的塑韌性,綜合力學(xué)性能優(yōu)良。對(duì)該新型高鋁青銅合金固溶時(shí)效處理后,對(duì)比它們的顯微組織與力學(xué)性能發(fā)現(xiàn),隨著時(shí)效溫度的增加及時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng),析出相逐漸增多并彌散分布,使合金得到強(qiáng)化,硬度及抗拉強(qiáng)度持續(xù)升高,若繼續(xù)升高溫度或延長(zhǎng)保溫時(shí)間,將出現(xiàn)過時(shí)效現(xiàn)象,硬度和抗拉強(qiáng)度下降;時(shí)效溫度及時(shí)效時(shí)間對(duì)該合金的延伸率影響效果不同,延伸率隨著時(shí)效溫

4、度的升高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),而在一定時(shí)效溫度下,延伸率隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)而下降;最終確定了該新型高鋁青銅合金的最佳固溶時(shí)效工藝參數(shù),為950℃×2h固溶+550℃×4h時(shí)效,在此工藝參數(shù)下,該新型高鋁青銅合金HRC硬度為:42.6,沖擊吸收功為:6.456J,抗拉強(qiáng)度為:890MPa,延伸率為:9.84%。
　　利用UMT-2摩擦磨損儀研究了合金的摩擦磨損性能,發(fā)現(xiàn)固溶時(shí)效能顯著的降低該新型高鋁青銅合金的磨損量及摩擦系數(shù);隨著

5、加載力的提高,同一狀態(tài)的合金的磨損量呈現(xiàn)上升趨勢(shì),而摩擦系數(shù)存在著先下降后上升的趨勢(shì);轉(zhuǎn)速主要是通過由摩擦熱引起表面溫度升高進(jìn)而影響合金表面的剪切強(qiáng)度來影響合金的摩擦系數(shù),對(duì)于組織分布不均勻的鑄態(tài)合金這種影響效果比較顯著;溫度的升高,對(duì)于Cu-12Al-X/CA而言,由于其組織中初生的γ2相及k相尺寸較大,支撐作用強(qiáng),能有效的降低其粘著的趨勢(shì),磨損機(jī)制為粘著磨損加磨粒磨損的混合機(jī)制,對(duì)于Cu-12Al-X/HT而言,其組織中k相金屬間化