铜合金的磨损与腐蚀行为研究

发布时间：2018-03-26 02:12

本文选题：铜合金　切入点：腐蚀　出处：《大连理工大学》2015年硕士论文

【摘要】：铜合金拥有一系列良好的综合性能：较高的导电性能、良好的耐腐蚀性、高弹性模量、高强度、良好的工艺性能、耐海洋污染能力。有的还有较好的切削性能、耐磨性能,因此广泛应用在许多行业,如船舶配件、阀杆和海底管道、轨道交通接触线、引线框架等。本文主要针对铜锌合金的耐腐蚀性能以及接触线用铜合金的耐磨损性能进行研究。众所周知含有27-30 wt.%Zn的铜锌合金由于其良好的耐蚀性和高强度在世界上的许多国家被广泛使用。一般来说,当生产的铜锌合金锌含量在27-30 wt.%范围内时在工业上被认为是合格的。事实上,这个范围内锌的变化可能对铜锌合金腐蚀性能具有明显的的影响。目前,大多数研究者将研究重点放在添加或减少一些微量合金元素如A1、Fe、B、Re,以期提高铜锌合金的耐腐蚀性能。到目前为止,关于锌含量的少量变化对铜合金腐蚀行为的影响的报道很少。因此,本实验旨在探讨一系列具有少量锌含量变化的铜锌合金的耐腐蚀性能,目的是在27-30 wt.%Zn含量范围内研究最优锌含量或相对微小锌含量变化的耐腐蚀性能。本实验设计了一系列具有不同锌含量的铜锌合金(CuZnSnAlNiAsBRE)并研究了其在盐雾环境中的腐蚀行为。腐蚀行为采用质量损失、电化学阻抗谱(EIS)、极化曲线和表面形貌观察进行表征,暴露时间持续直到360 h。随着暴露时间的延长,质量损失增加,但腐蚀速率降低。含有28.3-28.8 wt.%Zn的合金的腐蚀速率低于其他合金。腐蚀产物是ZnO, SnO2, CuCl, CuCl2, CuO, Cu2O和Cu(OH)2的混合物。本研究清楚地表明：锌含量的少量变化对耐腐蚀性能有明显的影响。在盐雾环境中,所研究的铜锌合金在含有28.3-28.8 wt.%Zn时被发现具有更好的耐腐蚀性能。铜合金在保持铜的高导电性,导热性的同时,需具有较高的力学性能和良好的耐磨性。本文也研究了接触线用铜锡,铜银,铜镁合金在连续挤压工艺下的干滑动摩擦磨损性能。采用的实验设备为MMS-2A屏显式摩擦磨损试验机。测试并分析了不同成分铜合金的摩擦系数、磨损率、摩擦磨损表面形貌及其摩擦磨损机理。同时对施加载荷和滑动速度对摩擦磨损性能的影响进行了研究。试样磨损表面的形貌和成分采用SEM进行分析,并对相应的机制进行了讨论。磨损率和摩擦系数测定的滑动速度范围是0.1-0.3 ms-1,施加载荷范围是50-110 N。得出如下结论：(1)铜银合金的摩擦磨损性能较好,铜镁合金的摩擦磨损性能较差。(2)在不同的载荷或滑动速度下,铜合金的摩擦磨损性能不同。载荷越大,磨损率越大。在低滑动速度条件下,滑动速度越大,磨损率越大。摩擦系数的变化显著地受到由氧化膜组成的连续摩擦层的影响。不同载荷和滑动速度下磨损率的变化规律与磨损机制相关。(3)铜合金的主要磨损机制为磨料磨损、粘着磨损、氧化磨损和塑性变形。氧化磨损和磨料磨损机制在较低的滑动速度和负载占主导地位。随着负载和速度增加会导致氧化磨损和粘着磨损机制的发生。塑性变形机制则在较高的施加载荷和滑动速度下被发现。
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【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.11

【参考文献】