Cu-Zn-Al-Ni-Co合金组织、性能及应力松弛行为研究

发布时间：2017-05-01 19:00

  本文关键词：Cu-Zn-Al-Ni-Co合金组织、性能及应力松弛行为研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：锡磷青铜由于成本高、难于热加工、易偏析等缺点而在使用中受到限制。对于锡磷青铜等弹性材料而言,应力松弛是其在在使用过程失效的主要形式。因此,研发锡磷青铜的替代材料并对其应力松弛行为进行研究具有重要意义。本文旨在Cu-22.7Zn-3.4Al合金的基础上添加0.6%的镍和钴(镍钴比分别为5、1、0.2),制备成Cu-22.7Zn-3.4Al-0.5Ni-0.1Co、Cu-22.7Zn-3.4Al-0.3Ni-0.3Co和Cu-22.7Zn-3.4Al-0.1Ni-0.5Co三种不同镍钴比的弹性合金。研究不同镍钴比对合金微观组织和性能的影响。分别分析铸态、热轧态、热轧退火态、粗轧、粗轧退火态、中轧、中轧退火态、精轧合金的微观组织和力学性能,结果表明,当镍钴比为1时,即Cu-22.7Zn-3.4Al-0.3Ni-0.3Co合金的综合性能最佳。经220℃×1h去应力退火后的精轧带材,抗拉强度高达835MPa,维氏硬度为252,延伸率为5.7%,弹性模量为125GPa,导电率达到18.7%IACS。该合金的抗拉强度、硬度、导电率都超过硬态锡磷青铜(抗拉强度700~800MPa,维氏硬度170~210,导电率13%IACS,弹性模量124GPa),特别是弹性模量与硬态锡磷青铜相当,具有部分取代锡磷青铜的前景。本研究采用静态应变仪测量悬臂梁加载的等应力松弛试样的表面应变。研究了经去应力退火处理后的试样在不同温度、加载应力、镍钴比条件下对Cu-Zn-Al-Ni-Co合金应力松弛的影响。研究结果表明:经220℃×1h去应力退火后的合金具有较好的松弛稳定性;随着工作温度的升高、加载应力的增大,应力松弛率升高;经220℃×1h去应力退火后的三种不同镍钴比合金,随着镍钴比的增大,应力松弛率升高。同时,建立Cu-Zn-Al-Ni-Co合金的应力松弛模型。在温度80℃、加载应力399.9MPa条件下,Cu-24.7Zn-3.4Al-0.3Ni-0.3Co合金的应力松弛动力学方程为:σ*=[1.3×10-9×(t+1.7)+1.21×10-6]-0.44。
【关键词】：Cu-Zn-Al-Ni-Co合金 镍钴比 抗拉强度 弹性模量 应力松驰
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.11
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-25
• 1.1 选题背景9
• 1.2 铜基弹性材料9-11
• 1.2.1 传统的弹性材料9-10
• 1.2.2 替代弹性材料10-11
• 1.3 Cu-Zn-Al系合金11-17
• 1.3.1 黄铜11-14
• 1.3.2 铝黄铜14
• 1.3.3 合金元素对Cu-Zn-Al系合金性能的影响14-15
• 1.3.4 Cu-Zn-Al系合金研究现状15-17
• 1.4 金属材料的应力松弛研究现状17-24
• 1.4.1 应力松弛的概念17
• 1.4.2 应力松弛行为的特点17-19
• 1.4.3 应力松弛测试方法19-21
• 1.4.4 影响应力松弛的因素21
• 1.4.5 应力松驰机理21-22
• 1.4.6 国内外研究现状22-24
• 1.5 本论文的研究内容及意义24-25
• 1.5.1 研究内容24
• 1.5.2 研究意义24-25
• 第二章 合金制备及实验方法25-32
• 2.1 实验技术路线图25-26
• 2.2 合金制备26-27
• 2.2.1 熔炼26
• 2.2.2 热轧26
• 2.2.3 冷轧26
• 2.2.4 中间退火26
• 2.2.5 去应力退火26-27
• 2.3 组织性能检测27-28
• 2.3.1 组织观察27
• 2.3.2 性能测试27-28
• 2.4 应力松弛实验28-32
• 2.4.1 应力松弛试样制备28
• 2.4.2 松弛实验装置的制备28-30
• 2.4.3 应力测试装置30-31
• 2.4.4 Cu-Zn-Al-Ni-Co合金的应力松弛实验31-32
• 第三章 镍钴比对Cu-Zn-Al-Ni-Co合金组织性能的影响32-47
• 3.1 Cu-Zn-Al-Ni-Co合金铸态组织及性能分析32-33
• 3.1.1 铸态合金组织分析32-33
• 3.1.2 铸态合金力学性能分析33
• 3.2 Cu-Zn-Al-Ni-Co合金热轧后的组织及性能分析33-35
• 3.2.1 热轧板材的组织分析34
• 3.2.2 热轧板材的性能分析34-35
• 3.3 Cu-Zn-Al-Ni-Co合金热轧退火后的组织及性能分析35-37
• 3.3.1 热轧后板材退火35
• 3.3.2 退火温度对热轧板材的组织影响35-37
• 3.3.3 退火温度对热轧板材的性能影响37
• 3.4 Cu-Zn-Al-Ni-Co合金粗轧后板材组织及性能分析37-38
• 3.4.1 粗轧后板材的微观组织分析37-38
• 3.4.2 粗轧后板材的性能分析38
• 3.5 Cu-Zn-Al-Ni-Co合金粗轧退火后的的组织及性能分析38-40
• 3.5.1 退火温度对粗轧板材组织的影响39-40
• 3.5.2 退火温度对粗轧板材的性能影响40
• 3.6 Cu-Zn-Al-Ni-Co合金中轧带材组织及性能分析40-41
• 3.6.1 中轧后带材的微观组织分析40-41
• 3.6.2 中轧后带材的力学性能分析41
• 3.7 Cu-Zn-Al-Ni-Co合金中轧退火后的组织及性能分析41-43
• 3.7.1 退火温度对中轧带材的组织影响42-43
• 3.7.2 退火温度对中轧带材的性能影响43
• 3.8 Cu-Zn-Al-Ni-Co合金精轧后的组织及性能分析43-44
• 3.8.1 精轧后带材的微观组织分析43-44
• 3.8.2 精轧后带材的性能分析44
• 3.9 Cu-Zn-Al-Ni-Co合金去应力退火后的性能分析44-46
• 3.9.1 去应力退火温度对精轧带材性能的影响44-45
• 3.9.2 去应力退火后的带材性能检测45-46
• 3.10 本章小结46-47
• 第四章 Cu-Zn-Al-Ni-Co合金应力松弛行为的研究47-57
• 4.1 去应力退火对合金应力松弛的影响47-48
• 4.2 加载应力对合金应力松弛的影响48-50
• 4.3 温度对合金应力松弛的影响50-51
• 4.4 镍钴比对合金应力松弛的影响51
• 4.5 应力松弛行为的表征51-56
• 4.5.1 剩余应力52-54
• 4.5.2 松弛稳定系数54-55
• 4.5.3 松弛速度系数55-56
• 4.6 本章小结56-57
• 第五章 应力松弛动力学方程57-68
• 5.1 动力学方程模型的建立57-61
• 5.2 实验数据的拟合61-67
• 5.3 本章小结67-68
• 第六章 结论68-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73
• 攻读学位期间的研究成果73-74

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