变形Zn-Cu-Ti合金热处理工艺及成形性能研究

发布时间：2017-12-03 17:24

  本文关键词：变形Zn-Cu-Ti合金热处理工艺及成形性能研究

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【摘要】：Zn-Cu-Ti合金是一种典型的变形锌合金,具有良好的抗蠕变性、塑性、热膨胀系数低、较高的强度,易加工成型等优良特点,力学性能与黄铜(软态)相近。主要应用于电池外壳、建筑材料和日用五金等领域。因其原材料价格低廉,目前Zn-Cu-Ti合金的应用领域越来越广泛,但在实际应用中,该合金的冲压性能有待改善。本文以变形Zn-Cu-Ti合金为研究对象,开展了Zn-Cu-Ti合金成分优化、热处理工艺和成形性能试验研究。采用ZGJL0.01-40-4真空感应熔炼炉制备合金铸锭,对铸锭进行不同工艺参数的挤压、轧制、热处理,获得试验用Zn-Cu-Ti合金板材。借助光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、日本SHIMADZU(岛津)AG-I/250KN精密万能试验机、BHB-80型板料双向拉伸试验机等试验设备和手段,研究热处理工艺对Zn-2.0Cu-0.05Ti-0.001Mg合金及Zn-1.5Cu-0.08Ti合金的组织性能的影响,确定ZnCu-Ti合金的合理热处理工艺;研究Zn-2.0Cu-0.05Ti-0.001Mg合金杯突、扩孔、锥杯等典型的冲压成形性能。通过上述研究得出以下结论:1.通过正交试验确定了性能优良的变形Zn-Cu-Ti合金的合理成分为Zn-2.0Cu-0.05Ti-0.001Mg,该合金挤压态的硬度可达88HV,抗拉强度可达255MPa,延伸率可达63%。2.Zn-Cu-Ti合金具有明显的冷轧软化,退火硬化特征。(1)在不同的退火温度条件下,硬度随着退火时间的变化规律呈现一致趋势,0-1h硬度急剧升高,随后硬度较为稳定,在一定范围内略有波动。(2)退火温度对硬度也有较大影响,温度越高,所获得的硬度越高,对于Zn-2.0Cu-0.05Ti-0.001Mg合金,温度对硬度的影响更为明显,240℃退火,硬度最高可达86.82HV,较180℃退火的硬度最高值72.77HV,提高了19.3%。(3)退火温度对抗拉强度和延伸率的影响显著,在180℃退火条件下,抗拉强度和延伸率较未退火状态有显著变化,在3h条件下,Zn-2.0Cu-0.05Ti-0.001Mg合金与Zn-1.5Cu-0.08Ti合金的抗拉强度分别由200MPa、162MPa提高到303MPa、284MPa,延伸率分别由107%、107%降低到39%、20%。(4)退火时间对抗拉强度和延伸率的影响不显著,随着退火时间的延长,Zn-2.0Cu-0.05Ti-0.001Mg合金的抗拉强度和延伸率在一定范围内波动。3.退火温度比退火时间对Zn-Cu-Ti合金组织与性能的影响更显著。Zn-2.0Cu-0.05Ti-0.001Mg合金获得高硬度、抗拉强度,良好的塑性、成形性能的合理热处理工艺为退火温度180℃,退火时间4h。4.速度对成形性能的影响在杯突、扩孔、锥杯三种模拟成形性能试验下,速度越低,Zn-2.0Cu-0.05Ti-0.001Mg合金板材的成形性能越好。在杯突试验中,速度为1.5mm/min时,IE值最高可达13.21mm较5mm/min速度下的IE值(12.18mm)提高了8.4%;在扩孔试验中,速度为3mm/min时,λ值最高可达133%较5mm/min速度下的λ值(72%)提高了84.7%;在锥杯试验中,速度为3mm/min时,CCV值最低可达27.28mm较30mm/min速度下的CCV值(29.45mm)降低了7.4%。5.润滑条件对冲压成形性能的影响速度越低,润滑条件对Zn-2.0Cu-0.05Ti-0.001Mg合金成性能的影响越显著。在杯突试验中,当速度v≤2.5mm/min时,用聚乙烯薄膜做润滑剂效果较好;当速度v≥4.4mm/min时,用机油做润滑剂效果较好。在扩孔试验中,当速度为4mm/min左右时,用聚乙烯薄膜做润滑剂效果较好,当速度v≤3mm/min时,用机油做润滑剂效果较好。在锥杯试验中,无论在什么速度下,均用聚乙烯薄膜做润滑剂效果较好。
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG166.7;TG146.13

【参考文献】

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本文编号：1249467