半固态ZCuSn10铜合金模拟铸造充型行为研究

发布时间：2017-11-17 15:24

本文关键词：半固态ZCuSn10铜合金模拟铸造充型行为研究

【摘要】：ZCuSn10系铸造铜合金,以其优良的弹性、高的抗疲劳性能、好的成形性和可焊性以及高的耐磨耐蚀等性能优势,在许多领域得到广泛应用。半固态成形技术属于近净成形技术,是一种介于固态和液态之间的成形技术,具有充型平稳、对模具的热冲击小、产品致密性高、力学性能高、成形力低等特点。铜合金的半固态温度区间较宽,适合采用半固态成形加工技术,但是由于半固态金属液固两相的存在,导致其成型过程中会产生液固两相分离等行为,产生成分偏析、组织不均匀以及缩孔缩松等缺陷,因此很有必要对半固态金属的变形行为、机理和组织演化开展深入研究。本文采用轧制与重熔加热法制备铜合金半固态坯料,在Gleeble热/力模拟试验机上进行二次加热和保温后,进行不同工艺参数下的充型实验,研究充型条件对组织演变和变形行为的影响规律,分析充型过程中的变形机理。主要研究内容及结论如下：首先,分析了充型条件对半固态铜合金液固两相形态分布和载荷-位移曲线的影响规律。结果显示,充型量较小时,试样的固相骨架基本保持不变,固相颗粒间还残留着液相,靠近冲头一侧分布较少,而远离冲头一侧分布则相对较多。充型进行到一定程度,由于固液两相不同的流动状态导致出现了固液相分离,无论是在910℃还是在930℃,都可以看到试样在前端集中了大量的液相,固相颗粒由于没有更多液相的润滑调节作用,晶粒变形严重。充型速度对组织演变有很大的影响,随着充型速率的增加,试样压缩后的宏观形貌变差,但固液协同性变好。分析载荷位移曲线的结果显示,充型过程中载荷均随位移的增加而增加；充型温度越高,试样中的液相率越高,在受到相同的变形作用时,载荷降低；充型速率越大,在相同位移下载荷越大。其次,对比相同充型条件下铸态铜合金与半固态铜合金的充型行为。结果显示：充型初期,铸态组织由于具有较发达的枝晶而难以进行难以变形,固液分离较明显,此时施加的载荷较高；半固态铜合金组织由于液相的相互连接,润滑作用使得载荷相对于铸态组织的低一些。但到了充型的后期,无论是铸态还是半固态组织其载荷都较高,这是因为此时固相和液相发生了完全的分离,固相之间相互粘连在一起,变形难以进行。最后,对充型前后试样进行SEM、EDS分析,铜合金在充型过程中由于液相的分离而产生了不同程度的元素偏析；EBSD的分析显示,半固态铜合金在充型过程中发生了不同程度的变形和再结晶。由于该铜合金半固态坯料的液相率较低,故在充型过程中,初期的变形机制主要是以固相颗粒之间的滑移为主,有少量的液固混合流动机制,后期主要是以固相颗粒的塑性变形为主。最终,结合组织演变规律,初步构建铜合金半固态模拟充型过程液固协同流动的判据。在一定的范围内,适当增加充型温度和速率,有助于改善半固态铜合金组织的固液相协调流动。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG291

【参考文献】

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