60Cu-Zn-xMg合金組織與性能研究.pdf

1、銅及銅合金由于具有一系列的優(yōu)良性能：電導率與熱導率高、耐腐蝕性能強、加工成型性能好、強度高等，在國民經(jīng)濟的各個部門獲得了廣泛的應(yīng)用。鉛黃銅因其優(yōu)異的力學性能和切削性能而廣泛應(yīng)用，由于含有害元素鉛，鉛黃銅的應(yīng)用受到極大限制，研制開發(fā)無鉛易切削黃銅是當前世界各國共同關(guān)注的焦點，已成為材料工作者的重要研究課題。因此，論文作者采用熔鑄、擠壓的方法制備了Cu-Zn-Mg、Cu-Zn-Mg-Al和Cu-Zn-Mg-Bi系列鎂黃銅合金，借助光學顯微鏡

2、、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、差熱分析儀、X射線衍射儀以及硬度計等手段，研究了鎂對銅鎂合金相轉(zhuǎn)變、相組成、組織演變、熔點的影響，分析討論了不同鎂含量的鎂黃銅微觀組織、力學性能、切削性能及耐腐蝕性能，同時研究了少量鋁、鉍對鎂黃銅微觀組織、力學性能、切削性能和耐腐蝕性能的影響，初步探討了鎂黃銅切削機理和腐蝕機理。主要結(jié)論如下： 1）針對目前廣泛使用的Hpb59-1鉛黃銅設(shè)計了60Cu-Zn-xMg系列合金，研究了合金中α→β相轉(zhuǎn)

3、變過程的微觀組織演變，測量并分析了鎂含量對合金相變點和熔點的影響。結(jié)果表明：在60Cu-Zn-xMg合金中，隨著鎂含量的增加，合金物相組織出現(xiàn)變化，由α相和β相雙相組織逐漸變?yōu)槿嘟M織（α相、β相和Cu2Mg相）。當鎂黃銅中鎂含量低于0.8wt％時，合金由α和β雙相組成；當鎂黃銅中鎂含量大于1.6wt％時，合金由α、β和Cu2Mg三相組成。隨著鎂含量的增加，合金α→β相轉(zhuǎn)變溫度降低。隨著鎂含量的增加，60Cu-Zn-xMg合金熔點呈下降

4、趨勢。 2）采用熔鑄擠壓的工藝制備了60Cu-Zn-xMg合金，分析了合金微觀組織變化及其力學性能，同時研究了添加少量鋁、鉍對鎂黃銅微觀組織及力學性能的影響。結(jié)果顯示：60Cu-Zn-xMg三元體系中，當鎂含量為1.6wt％時，鎂黃銅綜合力學性能較好，晶粒較為細小，細晶強化明顯，抗拉強度較高。添加微量鉍元素后，鉍顆粒主要分布在β相以及α相與β相交界處，合金塑性有所下降。微量鋁元素的添加，可以使鎂黃銅晶粒細化，合金強度有一定提高。

5、 3）對鎂黃銅系列合金的切削性能進行了測試，研究了其它因素對合金切削性能的影響，并初步探討了合金的切削機理。結(jié)果表明：60Cu-Zn-xMg三元體系中，隨著鎂含量的增加，合金切屑變小，切削力變小，鎂黃銅切削性能逐漸提高。添加鋁和鉍元素均使鎂黃銅切屑更加細小，切削力降低，切削性能提高，其中60Cu-Zn-2.4Mg-0.3Al的切削性較好。切深對合金切削力影響較大，其次是進給量，切削速度影響較小。根據(jù)Griffith的脆性斷裂理論

6、計算出含Cu2Mg相顆粒的臨界尺寸為0.70μm。 4）通過分析合金的脫鋅層厚度來評判鎂黃銅的耐腐蝕性能，初步研究了不同合金元素對合金腐蝕性能的影響。結(jié)果顯示：在60Cu-Zn-xMg_元合金中，隨著鎂含量的增加，脫鋅層厚度增加，鎂黃銅耐腐蝕性能下降。添加少量鋁元素的60Cu-Zn-2.4Mg-0.3Al合金耐腐蝕性能較好。 5）通過優(yōu)化60Cu-Zn-xMg體系中鎂的含量，根據(jù)所制備合金的力學性能、切削性能和腐蝕性能，

7、優(yōu)化鎂元素含量。結(jié)果表明：60Cu-Zn-xMg三元體系中，添加2.4wt％Mg合金綜合性能優(yōu)良，抗拉強度為494.39MPa，屈服強度為388.56Mpa，伸長率為9.03％，硬度HV為139.5，切屑細小，呈碎塊狀，顆粒大小較為均勻，約為0.5mm，切削性能較好，橫向和縱向平均腐蝕深度為863.8μm和1213.8μm（國家標準GB10119-88）。 6）在最優(yōu)化60Cu-Zn-xMg體系合金的基礎(chǔ)上，對比研究了添加少量鋁