高性能热锻态铜锡合金制备及其强力旋压成形工艺研究
发布时间：2021-04-09 16:41
为了研究QSn7-0.2锡青铜合金热变形行为及热加工性能,寻求锡青铜合金合理的热加工工艺,制备优良综合性能的热锻态合金材料,本文采用Gleeble-3500型热模拟机对QSn7-0.2锡青铜合金进行了热压缩实验,并结合金相组织观察,对锡青铜的高温力学性能,微观组织演变及变形软化机制进行了研究。建立了Arrhenius型唯象本构方程,用以表征锡青铜热变形时的温度、应变速率、变形量及流变应力的关系。依据动态材料模型建立了锡青铜的热加工图,分析了合金的热变形特性。基于热加工图,确定锡青铜合金热加工的最优工艺参数,通过热挤压制备了热锻态的锡青铜合金。为进一步提高合金材料的强度及硬度,基于响应曲面法设计试验,对热锻态锡青铜进行强力旋压成形,研究不同旋压工艺参数及旋后热处理温度对于成形件硬度的影响,以及不同工艺参数间的交互作用,建立了关联硬度响应与工艺参数的回归预测模型,并对工艺参数进行了优化。主要研究结论如下:（1）锡青铜合金热变形过程中,流变应力先较快增长后趋于稳定,流变曲线总体呈稳态流变的特征。在其他实验条件一定的情况下,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的升高而增大。实验条件下的热...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铜锡二元平衡相图
图 1.2 Cu-Sn-P 系铜角室温截面图 图 1.3 Cu-Sn-Zn 三元平衡图室温截面图（2）锌的影响锌是锡青铜的合金元素之一，与锡青铜的ɑ相固溶性较好。适量加入锌元素能著提高合金化程度，增强金属材料的机械性能，增加经济效益[9]。锌元素还能在合铸时促进脱氧除气，提高合金液态下的流动性，缩小结晶温度区间，减少反偏析倾提高合金的致密度。锌在加工锡青铜中的含量一般不大于 5%，且含锌量在一定范合金的显微组织无明显变化。Cu-Sn-Zn 三元平衡图室温截面图如图 1.3 所示。（3）铅的影响铅在铜锡合金中不固溶于ɑ相，凝固时以游离态且成黑色质点不均匀分布于结杈间。游离态的铅容易导致铜锡合金的偏析，但可显著改善铸件的致密度。Pb 为软相，可降低合金的摩擦系数，提高合金的耐磨及切削性能，但会使机械性能略有降含铅量过大时会引起材料的热脆性，此类铜合金只适用于冷加工，多用于制造耐蚀易切削的轴套、轴承内衬等。
图 1.2 Cu-Sn-P 系铜角室温截面图 图 1.3 Cu-Sn-Zn 三元平衡图室温截面图（2）锌的影响锌是锡青铜的合金元素之一，与锡青铜的ɑ相固溶性较好。适量加入锌元素能著提高合金化程度，增强金属材料的机械性能，增加经济效益[9]。锌元素还能在合铸时促进脱氧除气，提高合金液态下的流动性，缩小结晶温度区间，减少反偏析倾提高合金的致密度。锌在加工锡青铜中的含量一般不大于 5%，且含锌量在一定范合金的显微组织无明显变化。Cu-Sn-Zn 三元平衡图室温截面图如图 1.3 所示。（3）铅的影响铅在铜锡合金中不固溶于ɑ相，凝固时以游离态且成黑色质点不均匀分布于结杈间。游离态的铅容易导致铜锡合金的偏析，但可显著改善铸件的致密度。Pb 为软相，可降低合金的摩擦系数，提高合金的耐磨及切削性能，但会使机械性能略有降含铅量过大时会引起材料的热脆性，此类铜合金只适用于冷加工，多用于制造耐蚀易切削的轴套、轴承内衬等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]预热处理对耐磨锡青铜Cu-6.5Sn-0.1P合金组织的影响[J]. 赵红彬,梅景,杨丽景,许赪,宋振纶. 热加工工艺. 2018(08)
[2]强力旋压参数及退火温度对筒形件硬度的影响[J]. 席奇豪,樊文欣,王金虎,吕伟,陈东宝. 锻压技术. 2016(09)
[3]退火工艺对低碳钢强力旋压变形组织及力学性能的影响[J]. 夏琴香,杨保健,肖刚锋,程秀全. 塑性工程学报. 2014(04)
[4]Cr8钢奥氏体晶粒长大规律[J]. 王葛,王东冉,刘利刚,郭靖,孙艳亮,杨庆祥,李强. 材料热处理学报. 2014(02)
[5]42CrMo钢动态再结晶的临界条件[J]. 夏玉峰,赵磊,余春堂,权国政,周杰. 材料热处理学报. 2013(04)
[6]基于人工神经网络的Mg-Zn-Zr-Ce合金热压缩变形研究[J]. 余晖,于化顺,YOU Bong-sun,郑超,闵光辉. 材料科学与工艺. 2012(04)
[7]GH4145合金热变形行为研究[J]. 张伟红,孙文儒,华培涛,李胜超,宋金贵,宋玺玉,刘岩,胡壮麒. 钢铁研究学报. 2011(S2)
[8]锡青铜端盖真空差压铸造工艺参数研究[J]. 游龙,王自东,冯建,王超,林国标. 铸造技术. 2011(03)
[9]热处理对锡青铜合金组织和性能的影响[J]. 林国标,王自东,张伟,李文钱,张鸿. 铸造. 2011(03)
[10]大型锡青铜艉轴衬套的离心铸造工艺研究[J]. 杨为勤. 铸造. 2010(10)
博士论文
[1]筒形件强力旋压时纳米/超细晶生成条件研究[D]. 肖刚锋.华南理工大学 2016
[2]基于流变曲线的热塑性变形过程微观组织模拟建模研究[D]. 王健.燕山大学 2009
硕士论文
[1]低温高韧性铜镍合金制备及其组织性能研究[D]. 苑伟.北京有色金属研究总院 2017
[2]加热工艺对铜合金挤压成型后组织性能的影响[D]. 苏晓波.中北大学 2017
[3]稀土镁合金大型构件循环镦挤预成形改性研究[D]. 赵伟.中北大学 2017
[4]SIMA法制备ZCuSn10铜合金半固态坯料工艺研究[D]. 吴龙彪.昆明理工大学 2014
[5]高性能耐磨锡青铜合金及其先进制备加工技术研究[D]. 周延军.河南科技大学 2012
[6]加工图理论研究与加工图技术的实现[D]. 张敬奇.东北大学 2010
[7]提高锡磷青铜（QSn6.5-0.1）带材横向弯曲性能研究[D]. 钟德华.北京工业大学 2003
本文编号：3127963
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铜锡二元平衡相图
图 1.2 Cu-Sn-P 系铜角室温截面图 图 1.3 Cu-Sn-Zn 三元平衡图室温截面图（2）锌的影响锌是锡青铜的合金元素之一，与锡青铜的ɑ相固溶性较好。适量加入锌元素能著提高合金化程度，增强金属材料的机械性能，增加经济效益[9]。锌元素还能在合铸时促进脱氧除气，提高合金液态下的流动性，缩小结晶温度区间，减少反偏析倾提高合金的致密度。锌在加工锡青铜中的含量一般不大于 5%，且含锌量在一定范合金的显微组织无明显变化。Cu-Sn-Zn 三元平衡图室温截面图如图 1.3 所示。（3）铅的影响铅在铜锡合金中不固溶于ɑ相，凝固时以游离态且成黑色质点不均匀分布于结杈间。游离态的铅容易导致铜锡合金的偏析，但可显著改善铸件的致密度。Pb 为软相，可降低合金的摩擦系数，提高合金的耐磨及切削性能，但会使机械性能略有降含铅量过大时会引起材料的热脆性，此类铜合金只适用于冷加工，多用于制造耐蚀易切削的轴套、轴承内衬等。
图 1.2 Cu-Sn-P 系铜角室温截面图 图 1.3 Cu-Sn-Zn 三元平衡图室温截面图（2）锌的影响锌是锡青铜的合金元素之一，与锡青铜的ɑ相固溶性较好。适量加入锌元素能著提高合金化程度，增强金属材料的机械性能，增加经济效益[9]。锌元素还能在合铸时促进脱氧除气，提高合金液态下的流动性，缩小结晶温度区间，减少反偏析倾提高合金的致密度。锌在加工锡青铜中的含量一般不大于 5%，且含锌量在一定范合金的显微组织无明显变化。Cu-Sn-Zn 三元平衡图室温截面图如图 1.3 所示。（3）铅的影响铅在铜锡合金中不固溶于ɑ相，凝固时以游离态且成黑色质点不均匀分布于结杈间。游离态的铅容易导致铜锡合金的偏析，但可显著改善铸件的致密度。Pb 为软相，可降低合金的摩擦系数，提高合金的耐磨及切削性能，但会使机械性能略有降含铅量过大时会引起材料的热脆性，此类铜合金只适用于冷加工，多用于制造耐蚀易切削的轴套、轴承内衬等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]预热处理对耐磨锡青铜Cu-6.5Sn-0.1P合金组织的影响[J]. 赵红彬,梅景,杨丽景,许赪,宋振纶. 热加工工艺. 2018(08)
[2]强力旋压参数及退火温度对筒形件硬度的影响[J]. 席奇豪,樊文欣,王金虎,吕伟,陈东宝. 锻压技术. 2016(09)
[3]退火工艺对低碳钢强力旋压变形组织及力学性能的影响[J]. 夏琴香,杨保健,肖刚锋,程秀全. 塑性工程学报. 2014(04)
[4]Cr8钢奥氏体晶粒长大规律[J]. 王葛,王东冉,刘利刚,郭靖,孙艳亮,杨庆祥,李强. 材料热处理学报. 2014(02)
[5]42CrMo钢动态再结晶的临界条件[J]. 夏玉峰,赵磊,余春堂,权国政,周杰. 材料热处理学报. 2013(04)
[6]基于人工神经网络的Mg-Zn-Zr-Ce合金热压缩变形研究[J]. 余晖,于化顺,YOU Bong-sun,郑超,闵光辉. 材料科学与工艺. 2012(04)
[7]GH4145合金热变形行为研究[J]. 张伟红,孙文儒,华培涛,李胜超,宋金贵,宋玺玉,刘岩,胡壮麒. 钢铁研究学报. 2011(S2)
[8]锡青铜端盖真空差压铸造工艺参数研究[J]. 游龙,王自东,冯建,王超,林国标. 铸造技术. 2011(03)
[9]热处理对锡青铜合金组织和性能的影响[J]. 林国标,王自东,张伟,李文钱,张鸿. 铸造. 2011(03)
[10]大型锡青铜艉轴衬套的离心铸造工艺研究[J]. 杨为勤. 铸造. 2010(10)
博士论文
[1]筒形件强力旋压时纳米/超细晶生成条件研究[D]. 肖刚锋.华南理工大学 2016
[2]基于流变曲线的热塑性变形过程微观组织模拟建模研究[D]. 王健.燕山大学 2009
硕士论文
[1]低温高韧性铜镍合金制备及其组织性能研究[D]. 苑伟.北京有色金属研究总院 2017
[2]加热工艺对铜合金挤压成型后组织性能的影响[D]. 苏晓波.中北大学 2017
[3]稀土镁合金大型构件循环镦挤预成形改性研究[D]. 赵伟.中北大学 2017
[4]SIMA法制备ZCuSn10铜合金半固态坯料工艺研究[D]. 吴龙彪.昆明理工大学 2014
[5]高性能耐磨锡青铜合金及其先进制备加工技术研究[D]. 周延军.河南科技大学 2012
[6]加工图理论研究与加工图技术的实现[D]. 张敬奇.东北大学 2010
[7]提高锡磷青铜（QSn6.5-0.1）带材横向弯曲性能研究[D]. 钟德华.北京工业大学 2003
本文编号：3127963
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