加热工艺对铜合金挤压成型后组织性能的影响

发布时间：2020-01-26 15:31

【摘要】：锡青铜具有较高的弹性和耐磨性,可用于加工中等滑动速度和载荷下承受摩擦的零件,如轴承、轴套、涡轮等。以锡青铜为原料加工的连杆衬套具有良好的综合力学性能,表面硬度高,能满足高速柴油机对连杆衬套的要求。但锡青铜在铸造时,易出现反偏析现象,严重时在铸件表面出现白色的“锡汗”瘤;磷的加入能改善铜锡合金的铸造性能,提高流动性,并有效地进行脱氧,但缺点是加大铸锭的反偏析程度。当锡、磷达到一定含量时Cu3P与(α+δ)形成三元共晶(α+δ+Cu3P),其熔点为628℃。三元共晶体的存在使得合金表现出热脆性。因此,锡磷青铜一直被认为只能在冷态下加工,但在冷态下加工成型有很多缺点,例如合金强度高、变形抗力大、工具磨损快、操作困难且不安全。那么,研究含磷量较高的锡磷青铜热加工工艺就显得尤为必要了。本文以锡青铜QSn7-0.2为研究对象,利用反挤压成型技术,研究变形前材料的加热温度、加热方式和保温时间等工艺参数对成型后材料组织性能的影响。利用金相显微镜(OM)、布氏硬度计、拉伸试验机、X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)等设备进行实验分析,探讨加热工艺对其组织性能的影响规律。本文的主要研究内容及结果如下:(1)不同的加热温度对锡青铜挤压成型后组织性能的影响实验结果表明:加热至720℃挤压后坯料的组织性能最佳(尤指断面收缩率ψ),从而为下一步旋压工艺提供最佳的毛坯;并对加热至780℃挤压开裂的原因进行分析发现:在加热至780℃时坯料表面边部有“锡汗”冒出,随后挤压成型的杯形件端面在“锡汗”区域产生裂纹,对其组织进行分析发现此区域显微组织呈铸态树枝晶,晶内偏析明显,并发现三元共晶组织(α+δ+Cu3P),三元共晶体的存在引起合金的热脆,这是锡青铜杯形件热挤压时产生裂纹的主要原因。(2)不同的加热方式对锡青铜挤压成型后组织性能的影响实验结果表明:在加热温度相同的条件下,感应加热速度快、材料氧化程度小、热透性良好并且加热后挤压所得杯形件组织均为α单相等轴孪晶再结晶组织,发生完全动态再结晶;随炉加热与到温加热成型的杯形件组织均为纤维状、带状组织,小部分发生动态回复和动态再结晶,且存在大量滑移带。同时,由于加热方式的不同,导致材料实际的加热温度与设备显示温度有所差距,进而影响动态再结晶程度。(3)不同的保温时间对锡青铜挤压成型后组织性能的影响实验结果表明:在加热温度相同的条件下,随着保温时间的增加杯形件强度和硬度降低,而塑性则升高,且材料发生动态回复和动态再结晶的比例增大。这是由于加热设备使材料加热的实际温度比显示温度低,导致保温过程成为了材料的加热升温过程,同时也是提高材料热透性的过程,影响了动态再结晶。对于感应加热后不保温直接挤压成型的材料,其组织为单相等轴孪晶再结晶组织,发生完全动态再结晶。不论从组织性能还是加热工艺上都要优良,因此,它是最佳的旋压工艺坯料。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG146.11;TG379

【参考文献】