CuSn10P1合金轴套流变挤压铸造工艺研究
发布时间：2021-01-21 23:52
CuSn10P1合金具有强度高、弹性模量大、摩擦系数低、耐磨耐蚀性好等优点,且磷元素的加入能够起到脱氧净化熔体和产生脆硬化合物Cu3P相,提高合金硬度和耐磨性的作用。但是锡青铜在凝固过程中容易产生缩孔、缩松等缺陷,导致组织不致密,零件综合性能低。半固态成形技术通过外加场力作用,能够诱发合金熔体中初生相爆发形核,形成液相中悬浮一定比例固相颗粒的浆料,获得晶粒细小、组织均匀、凝固收缩小的铸件,提高CuSn10P1合金的综合性能。本文以CuSn10P1合金轴套为研究对象,在熔体约束流动形核法制浆工艺的基础上,采用底注式挤压机进行一腔六模半固态流变挤压铸造试验,研究铸造工艺、模具结构和流变挤压工艺参数对轴套显微组织和性能的影响,并将流变挤压铸造和微补缩强化工艺相结合,探讨微补缩强化处理对半固态流变挤压成形轴套的作用。半固态流变挤压铸造的成形比压过低会导致轴套显微组织致密性差,缺陷增加,显微组织均匀性差;当充型速率恒定时,随着成形比压提高,轴套显微组织均匀性提高,晶粒细化。当成形比压恒定时,随着充型速率降低,显微组织分布更加均匀,晶粒细化程度更好,液相团聚现象消失。当成形比...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锡青铜合金耐磨零Fig.1.1Axlesleeve(a)andturbine(b
笱?妒垦?宦畚?2固液相产生静压力；同时，初生相的形成，在枝晶组织中形成局部收缩产生毛细管吸力，在静压力与毛细管吸力的共同作用下，铸件心部未凝固液相向铸件表面流动，产生逆偏析。在金属模铸造时，凝固速度快，在铸件表面形成柱状晶，并且铸件凝固过程中二次枝晶的生长速度较慢，一次枝晶臂收缩后留下的空隙作为液相流动通道，逆偏析程度比砂型铸造严重[5,6]。由于存在晶间偏析和逆偏析严重影响锡青铜合金的物理性能、耐腐蚀性能、机械加工性能和塑性等[1]，造成锡青铜合金在锻造加工时出现开裂、变形等缺陷，如图1.2。LiuXY等[7]研究发现，当锡青铜合金中锡含量提高时，锡青铜合金的晶间偏析程度随之加大，同时合金脆性提高，通过四点弯曲试验测得合金强度也随之显著降低。此外，锡青铜合金的偏析和逆偏析现象对合金性能的影响还表现在锡青铜的塑性上，常见铸造锡青铜合金的延伸率普遍不高，例如砂型铸造、金属型铸造ZCuSn10P1合金的延伸率只有3%左右[8-10]。因此，开发一种能够抑制锡青铜合金的偏析和逆偏析现象，制备高强高韧CuSn10P1合金零件的方法，是当今高速重载高铁等行业发展亟待解决的问题。图1.2锡青铜合金的变形开裂：（a）锻打拔长；（b）热轧[5]Fig.1.2Forgingdrawinglengthcracking(a)andhotrollingcracking(b)oftinbronzealloy铸造方法和铸造工艺参数对锡青铜合金铸造零件的晶间偏析和逆偏析现象有很大影响，目前普遍接受的说法是高温、快速冷却会加重锡青铜合金的偏析现象，但是冷却速度继续提高时，又会产生阻止富锡液相流动的作用，反而可以减弱锡青铜合金的晶间偏析和逆偏析现象，改善合金性能。在现有常见铸造方法中，例如连续铸造工艺，因为易于控制锡青铜合金的凝固速度和凝固方向，可以将CuSn10P1合金的
第一章绪论5图1.3机械搅拌技术[30]Fig.1.3Mechanicalstirringtechnology[30]1.2.2电磁搅拌技术电磁搅拌是在机械搅拌技术的基础上发展起来的半固态制浆技术。电磁搅拌技术的原理是利用外加电磁力运动的作用在金属液中产生感应电流，而感应电流与外加磁场间产生洛伦兹力从而使金属液运动，其本质上与机械搅拌法相同，都是利用外加场力的作用打碎枝晶并圆整晶粒，如图1.4。该方法的特点是用非接触性的磁场力代替机械装置的搅拌力，电磁搅拌过程易于控制，适合大批量浆料的制备。毛卫民、赵树国等人[31-36]发现高硅铝合金的初生Si颗粒通过抑制了初生Si颗粒的择优生长实现电磁搅拌技术的细化。KaurP[69]等研究了电磁搅拌技术对稀土改性后的铝合金的显微组织，结果表明合金晶粒和初生相得到了细化。但电磁搅拌的能耗很大，增加制备成本。图1.4电磁搅拌技术：（a）间歇式；（b）连续式[49]Fig.1.4Electromagneticstirringtechnology:(a)intermittent;(b)continuous[49]
本文编号：2992122
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锡青铜合金耐磨零Fig.1.1Axlesleeve(a)andturbine(b
笱?妒垦?宦畚?2固液相产生静压力；同时，初生相的形成，在枝晶组织中形成局部收缩产生毛细管吸力，在静压力与毛细管吸力的共同作用下，铸件心部未凝固液相向铸件表面流动，产生逆偏析。在金属模铸造时，凝固速度快，在铸件表面形成柱状晶，并且铸件凝固过程中二次枝晶的生长速度较慢，一次枝晶臂收缩后留下的空隙作为液相流动通道，逆偏析程度比砂型铸造严重[5,6]。由于存在晶间偏析和逆偏析严重影响锡青铜合金的物理性能、耐腐蚀性能、机械加工性能和塑性等[1]，造成锡青铜合金在锻造加工时出现开裂、变形等缺陷，如图1.2。LiuXY等[7]研究发现，当锡青铜合金中锡含量提高时，锡青铜合金的晶间偏析程度随之加大，同时合金脆性提高，通过四点弯曲试验测得合金强度也随之显著降低。此外，锡青铜合金的偏析和逆偏析现象对合金性能的影响还表现在锡青铜的塑性上，常见铸造锡青铜合金的延伸率普遍不高，例如砂型铸造、金属型铸造ZCuSn10P1合金的延伸率只有3%左右[8-10]。因此，开发一种能够抑制锡青铜合金的偏析和逆偏析现象，制备高强高韧CuSn10P1合金零件的方法，是当今高速重载高铁等行业发展亟待解决的问题。图1.2锡青铜合金的变形开裂：（a）锻打拔长；（b）热轧[5]Fig.1.2Forgingdrawinglengthcracking(a)andhotrollingcracking(b)oftinbronzealloy铸造方法和铸造工艺参数对锡青铜合金铸造零件的晶间偏析和逆偏析现象有很大影响，目前普遍接受的说法是高温、快速冷却会加重锡青铜合金的偏析现象，但是冷却速度继续提高时，又会产生阻止富锡液相流动的作用，反而可以减弱锡青铜合金的晶间偏析和逆偏析现象，改善合金性能。在现有常见铸造方法中，例如连续铸造工艺，因为易于控制锡青铜合金的凝固速度和凝固方向，可以将CuSn10P1合金的
第一章绪论5图1.3机械搅拌技术[30]Fig.1.3Mechanicalstirringtechnology[30]1.2.2电磁搅拌技术电磁搅拌是在机械搅拌技术的基础上发展起来的半固态制浆技术。电磁搅拌技术的原理是利用外加电磁力运动的作用在金属液中产生感应电流，而感应电流与外加磁场间产生洛伦兹力从而使金属液运动，其本质上与机械搅拌法相同，都是利用外加场力的作用打碎枝晶并圆整晶粒，如图1.4。该方法的特点是用非接触性的磁场力代替机械装置的搅拌力，电磁搅拌过程易于控制，适合大批量浆料的制备。毛卫民、赵树国等人[31-36]发现高硅铝合金的初生Si颗粒通过抑制了初生Si颗粒的择优生长实现电磁搅拌技术的细化。KaurP[69]等研究了电磁搅拌技术对稀土改性后的铝合金的显微组织，结果表明合金晶粒和初生相得到了细化。但电磁搅拌的能耗很大，增加制备成本。图1.4电磁搅拌技术：（a）间歇式；（b）连续式[49]Fig.1.4Electromagneticstirringtechnology:(a)intermittent;(b)continuous[49]
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