稀土Ce对高强耐磨锰黄铜组织和性能的影响

发布时间：2017-08-14 12:04

  本文关键词：稀土Ce对高强耐磨锰黄铜组织和性能的影响

  更多相关文章： HMn64-8-5-1.5黄铜 稀土Ce 硬质相 细化晶粒 耐磨损性能

【摘要】：HMn64-8-5-1.5黄铜是一种Cu-Zn-Mn系高强耐磨复杂黄铜,主要用于制备汽车同步器齿环。随着汽车工业的快速发展,对齿环材料的各项性能尤其是耐磨损性能提出了更高的要求。为了提高该锰黄铜材料的耐磨性能,本文通过在原有HMn64-8-5-1.5黄铜生产工艺基础上,添加不同含量的稀土Ce,然后进行合金的强度、硬度和摩擦学性能测试,结合OM、XRD分析、SEM及能谱分析技术对合金的显微组织进行分析,并且通过分析材料的磨损面和磨损亚表面来研究材料在不同工况条件下的磨损形式和磨损机理。得到的结果如下:制备的Ce含量不同的HMn64-8-5-1.5黄铜组织主要由β相黄铜基体、粗大的[Mn(Fe)]5Si3硬质相、细小的Mn5Si3硬质相以及富铅相构成。在锰黄铜中添加稀土Ce,可以细化合金的基体晶粒,随着Ce含量增加到0.25wt.%,铸态黄铜基体β相晶粒的平均尺寸从155μm下降到60μm,挤压态黄铜晶粒尺寸从60μm下降到35μm。添加稀土Ce还可以减小硬质相的尺寸,并且改善其分布状态。添加稀土Ce对HMn64-8-5-1.5黄铜硬度影响较小,不同Ce含量的铸态和挤压态锰黄铜的布氏硬度范围均在225~235HB之间。因为黄铜棒材的断裂是由第二相破碎形成韧窝引起的微孔聚集断裂,在锰黄铜中添加稀土Ce,一方面细化基体晶粒,提高合金的力学性能,另一方面增加硬质相的数量,增加拉伸过程中的裂纹源数量,进而降低力学性能,两种因素共同影响材料的力学性能,从而使锰黄铜的强度随Ce含量的增加呈现先下降后上升的趋势,添加0.25wt.%Ce的锰黄铜棒材的抗拉强度约776MPa,屈服强度约614MPa。在锰黄铜中添加Ce可以提高材料的耐磨性能。与不添加Ce的试样相比,在铸态黄铜中,含0.15wt.%Ce的黄铜具有较好的耐磨性能,干摩擦条件下耐磨性能提高约20%;在挤压态黄铜中,含0.25wt.%Ce的试样的耐磨性能较好,干摩擦条件下耐磨性能提高约19%,湿摩擦条件下耐磨性能提高约32%。通过干摩擦磨损试验后进行的磨损表面和亚表面分析可知,锰黄铜与GCr15钢在200N载荷下干摩擦的磨损形式主要是疲劳磨损,并伴有黏着磨损和磨粒磨损等形式,其磨损机制符合剥层磨损的特征。随着试验载荷的增加,锰黄铜的磨损速率急剧增加,材料的磨损形式转变为以黏着磨损为主,在与GCr15钢干摩擦条件下,HMn64-8-5-1.5黄铜的载荷不应超过400N。
【关键词】：HMn64-8-5-1.5黄铜 稀土Ce 硬质相 细化晶粒 耐磨损性能
【学位授予单位】：北京有色金属研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.11
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-21
• 1.1 同步器齿环材料概述10-11
• 1.2 材料的磨损机理11-14
• 1.3 高强耐磨黄铜的研究现状14-17
• 1.3.1 合金元素对高强耐磨黄铜性能的影响14-16
• 1.3.2 基体组织对高强耐磨黄铜性能的影响16-17
• 1.4 稀土对铜及铜合金组织和性能影响17-19
• 1.5 选题依据及研究内容19-21
• 1.5.1 选题依据及意义19-20
• 1.5.2 课题研究内容20-21
• 2 实验材料及研究方法21-26
• 2.1 试验原料及制备方法22-23
• 2.2 组织观察与性能测试23-25
• 2.2.1 金相组织观察23
• 2.2.2 SEM分析23
• 2.2.3 XRD分析23
• 2.2.4 硬度测试23
• 2.2.5 室温拉伸试验23-24
• 2.2.6 室温摩擦磨损试验24-25
• 2.3 本章小结25-26
• 3 稀土Ce对HMn6485-1.5 黄铜微观组织的影响26-38
• 3.1 稀土Ce对铸态HMn6485-1.5 黄铜显微组织的影响26-31
• 3.2 稀土Ce对挤压态HMn6485-1.5 黄铜显微组织的影响31-37
• 3.3 本章小结37-38
• 4 稀土Ce对HMn6485-1.5 黄铜力学性能的影响38-43
• 4.1 稀土Ce对HMn6485-1.5 黄铜硬度的影响38-39
• 4.2 稀土Ce对HMn6485-1.5 黄铜棒材室温拉伸性能的影响39-42
• 4.3 本章小结42-43
• 5 稀土Ce对HMn6485-1.5 黄铜耐磨性能的影响43-55
• 5.1 稀土Ce对铸态HMn6485-1.5 黄铜耐磨性能的影响43-46
• 5.2 稀土Ce对挤压态HMn6485-1.5 黄铜耐磨性能的影响46-52
• 5.2.1 稀土Ce对挤压态HMn6485-1.5 黄铜干摩擦耐磨性能的影响46-49
• 5.2.2 载荷对挤压态锰黄铜耐磨性能的影响49-51
• 5.2.3 润滑油对挤压态锰黄铜耐磨性能的影响51-52
• 5.3 磨损亚表面分析52-54
• 5.4 本章小结54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-61
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果61-62
• 致谢62

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本文编号：672545