鋁錳青銅的組織性能優(yōu)化實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、鋁錳青銅具有優(yōu)良的力學(xué)性能、較高的耐磨性，被廣泛的應(yīng)用在機(jī)械工程領(lǐng)域，成為現(xiàn)代工業(yè)中不可缺少的銅合金。本文研究以Al、Mn為主要合金元素的鋁錳青銅合金，作為錫青銅的替代材料，用于制備高爐泥炮活塞環(huán)，以降低活塞環(huán)的生產(chǎn)成本。本文通過成分設(shè)計(jì)，制備工藝，熱處理等手段優(yōu)化鋁錳青銅的組織、性能。研究主要內(nèi)容為:
　　(1)根據(jù)活塞環(huán)的工況條件，結(jié)合錫青銅的性能，設(shè)計(jì)并制備鋁錳青銅合金。
　　(2)分別觀察鑄態(tài)及退火后，不同Al、Mn

2、含量下試樣的組織形貌，并測(cè)定其硬度、拉伸性能。討論Al、Mn含量對(duì)上述組織，硬度和拉伸性能的影響，給出最佳含量。
　　(3)針對(duì)錫青銅及鋁錳青銅合金，進(jìn)行恒載、恒速下摩擦磨損實(shí)驗(yàn)，對(duì)比分析錫青銅、鋁錳青銅的摩擦磨損性能。
　　(4)針對(duì)鋁錳青銅合金，進(jìn)行恒載、變速和恒速、變載下摩擦磨損實(shí)驗(yàn)，討論轉(zhuǎn)速、載荷對(duì)鋁錳青銅摩擦磨損性能的影響。
　　綜合分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出以下結(jié)論:
　　(1)隨著Al含量的增加，α相、共析

3、體(α+γ2)組織減少，β'相、γ2相增加。合金硬度、強(qiáng)度增加，延伸率降低。Mn含量對(duì)組織的影響主要體現(xiàn)在退火過程中。Mn含量較低的合金，經(jīng)退火后，共析體(α+γ2)組織增加，合金硬度上升，強(qiáng)度增加，延伸率無明顯變化。
　　(2)含Al量為11.5％，含Mn量為6.4％的鋁錳青銅合金，經(jīng)600℃保溫2小時(shí)，隨爐冷卻的退火處理后，具備最佳的組織及力學(xué)性能。該成分下的合金性能優(yōu)于錫青銅材料，滿足活塞環(huán)工況下的性能要求。
　　(3

4、)含Al量在11.5％，含Mn量在6.4％并退火后的鋁錳青銅合金具備優(yōu)異的摩擦磨損性能。80N，80r/min實(shí)驗(yàn)條件下，鋁錳青銅的摩擦系數(shù)僅為0.351，磨損量為0.124g，而錫青銅的摩擦系數(shù)為0.931，磨損量為0.426g。
　　(4)相對(duì)于轉(zhuǎn)速，載荷對(duì)鋁錳青銅合金的摩擦磨損性能影響更大，隨著載荷的增加，摩擦系數(shù)增大，磨損量增加。低速、低載時(shí)主要以輕微的擦傷、疲勞磨損為主;高速、重載時(shí)主要以氧化磨損、磨粒磨損、疲勞磨損為主