電氣化鐵路接觸網(wǎng)用QAl9-4合金組織與性能的研究.pdf

1、QAl9-4合金是一種多元鋁青銅，具有較好的力學(xué)性能、良好的耐磨、耐腐蝕性能，以及優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，是生產(chǎn)高速鐵路接觸網(wǎng)零部件常用材料之一，隨著高速鐵路速度的不斷提高，對(duì)QAl9-4合金接觸網(wǎng)零部件的服役性能提出了更高的要求。本課題以含9.4％~10.0%Al的QAl9-4合金為研究對(duì)象，通過(guò)室溫拉伸性能測(cè)試、硬度測(cè)試、顯微組織和斷口掃描等方法分別研究了固溶時(shí)效處理工藝、穩(wěn)定化退火處理工藝對(duì)鐓粗變形后R態(tài)、Y態(tài)QAl9-4合金組織與

2、性能的影響，確定了滿足接觸網(wǎng)零部件使用要求的較優(yōu)R態(tài)、Y態(tài)QAl9-4合金熱處理工藝。同時(shí)將課題研究得出的較優(yōu)熱處理工藝在接觸網(wǎng)上進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴R態(tài)、Y態(tài)QAl9-4合金，較優(yōu)的固溶時(shí)效處理工藝均為910℃固溶1h，550℃時(shí)效5h處理，通過(guò)該工藝進(jìn)行熱處理后合金具有較好的強(qiáng)韌配合，此時(shí)，R態(tài)QAl9-4合金抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、硬度和伸長(zhǎng)率分別達(dá)到657MPa、298MPa、172.5HB、26%，

3、與鐓粗變形后試樣相比分別提高了10.2%、15.1%、5.0%、19.3%；Y態(tài)QAl9-4合金抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、硬度和伸長(zhǎng)率分別達(dá)到662MPa、305MPa、171.8HB、25.2%，與鐓粗變形后相比分別提高了6.9%、13.0%、2.0%、33.3%。⑵R態(tài)、Y態(tài)QAl9-4合金具有相同的固溶時(shí)效強(qiáng)化機(jī)制，都是通過(guò)合金在合適溫度下固溶淬火后得到過(guò)飽和α固溶體和亞穩(wěn)定態(tài)的馬氏體型β'相，通過(guò)時(shí)效使過(guò)飽和α固溶體、β'相馬氏體分解

4、，析出細(xì)小的粒狀k相彌散分布在基體組織中，使合金具有較優(yōu)的綜合性能。⑶合理的退火工藝均能有效改善R態(tài)、Y態(tài)QAl9-4合金的性能與組織，對(duì)于R態(tài)QAl9-4合金在700℃退火保溫2.0h具有較優(yōu)的組織結(jié)構(gòu)、較好的綜合力學(xué)性能，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和硬度分別達(dá)到611MPa、276MPa、29.1%和164.7HB，與熱處理之前相比，分別提高了2.5%、6.6%、33.5%和0.2%；對(duì)于Y態(tài)QAl9-4合金在700℃退火保溫2.5

5、h具有較優(yōu)的組織結(jié)構(gòu)、較好的綜合力學(xué)性能，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和硬度分別達(dá)到644MPa、289MPa、26.3%和170.3HB，與熱處理之前相比，分別提高了4.0%、7.0%、39.2%和0.9%。⑷通過(guò)退火處理獲得較優(yōu)性能的QAl9-4合金其組織均勻，α相之間均勻分布有較細(xì)小的團(tuán)絮狀(α+γ2)共析體，具有一定數(shù)量的k相均勻彌散分布在組織上，使合金同時(shí)具有較高塑性、強(qiáng)度、硬度。⑸由Y態(tài)QAl9-4材料生產(chǎn)的承力索終端錨固線夾

6、經(jīng)700℃×2.5h退火處理后，組織均勻，α相之間均勻分布有硬脆相(α+γ2)共析體，少量粒狀k相彌散分布在組織中，其抗拉強(qiáng)度為634MPa，屈服強(qiáng)度為301MPa，伸長(zhǎng)率為28.2%，硬度為169.4HB；由R態(tài)QAl9-4材料生產(chǎn)的接觸線終端錨固線夾經(jīng)910℃×1h水冷+550℃×5h固溶時(shí)效處理后，組織保留有均勻分布的β'相馬氏體，粒狀k相均勻彌散分布在組織中，合金具有較高強(qiáng)度的同時(shí)具有較好的塑性，其抗拉強(qiáng)度為678MPa，屈服強(qiáng)