微合金化对黄铜的组织及性能影响

发布时间：2017-08-09 14:26

  本文关键词：微合金化对黄铜的组织及性能影响

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【摘要】：黄铜具有良好的力学性、耐蚀性、导电和导热性以及加工工艺性,因此它被广泛用来制造阀门、水管、空调内外机连接管和散热器等。但是黄铜在使用过程中存在一种选择性腐蚀,即脱锌腐蚀,锌被优先脱除而留下多孔的铜的骨架,这使得黄铜的机械性能下降,使用寿命大大缩短,且带来了潜在的安全隐患。为了解决这个问题,研究者采取了很多种方法,其中最有效的是合金化法,即向黄铜中加入如砷、硼及稀土等合金元素。向黄铜中添加砷来抑制脱锌腐蚀是应用最为广泛的,但是加砷有一些局限性,首先砷元素的加入只能有效抑制α相的脱锌,对于黄铜中的β相却起不到任何作用;其次砷有剧毒,在生产和使用过程中会对人的健康及环境造成巨大的危害,所以在未来应该避免使用砷。如何用其他元素代替砷来有效抑制α+β双相黄铜的脱锌腐蚀,同时避免砷污染,是本文的主要内容。本文采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、X-射线能谱分析(EDS)、X-射线衍射(XRD)、拉伸试验以及静态腐蚀试验和电化学腐蚀试验等手段,分别研究了单独加入La、La2O3、Sb等合金元素以及复合加入La和Sb对H62黄铜的组织和性能的影响。在此基础上还研究了不同退火温度及不同退火时间对La和Sb的复合加入后的合金的组织及性能的影响。得到的主要结论如下:向黄铜中加入La、La2O3及Sb等合金元素可使黄铜组织发生明显的变化,特别是β相的形态及相对含量变化明显;加入这些元素后合金的耐蚀性都有不同程度的提高,且合金的综合力学性能表现良好。从提高耐蚀性方面讲,La,La2O3及Sb的最佳加入量分别是0.06%,0.8%及0.02%,此时合金的失重腐蚀速率分别为9.91g·m-2·h-1,12.59g·m-2·h-1及25.56g·m-2·h-1。耐蚀性的提升是由于稀土La净化了组织,减少了组织中的原电池数量,而Sb能形成氧化膜,从而阻止脱锌腐蚀的进一步发生;其中La2O3在高温下能分解成La和O,在合金中的作用与单质La相似。La和Sb复合加入后的合金的耐蚀性有显著提升,其最小失重腐蚀速率为15.8g·m-2·h-1,但没有单独加入La的效果好,该合金的综合力学性能表现不佳。对La和Sb复合处理后的合金退火处理,400℃下退火60min是综合力学性能最佳的退火工艺,其抗拉强度为375.06MPa,硬度为104HBW,延伸率为40.63%;500℃下退火90min是耐蚀性最佳的退火工艺,其失重腐蚀速率为8.39g·m-2·h-1。
【关键词】：H62黄铜 La La2O3 Sb 耐蚀性 力学性
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.11
【目录】：

• 摘要8-9
• abstract9-11
• 第一章 绪论11-27
• 1.1 黄铜简介11-12
• 1.2 稀土及其氧化物12-13
• 1.3 稀土在铜合金中的作用13-15
• 1.4 其他合金元素对黄铜的影响15-16
• 1.5 H62黄铜的脱锌腐蚀16-21
• 1.5.1 脱锌腐蚀机制16-18
• 1.5.2 抑制脱锌腐蚀的方法18-19
• 1.5.3 脱锌腐蚀的测试方法19-21
• 1.6 研究现状与意义21-24
• 1.6.1 国内外研究现状21-23
• 1.6.2 目的与意义23-24
• 1.7 本文研究内容24-27
• 第二章 实验方法和过程27-35
• 2.1 实验的工艺流程27
• 2.2 实验材料的制备27-29
• 2.2.1 实验原材料27-28
• 2.2.2 熔炼和铸造工艺28-29
• 2.3 耐蚀性能实验29-32
• 2.3.1 失重法腐蚀29-30
• 2.3.2 电化学腐蚀30-32
• 2.4 力学性能实验32-34
• 2.4.1 静拉伸实验32-33
• 2.4.2 布氏硬度实验33-34
• 2.5 退火工艺34
• 2.6 其他测试手段34-35
• 2.6.1 金相组织分析34
• 2.6.2 扫描电子显微镜及X射线能谱分析34
• 2.6.3 X射线衍射分析34-35
• 第三章 La对H62黄铜组织及性能的影响35-45
• 3.1 La对H62黄铜显微组织的影响35-37
• 3.2 La对H62黄铜性能的影响37-44
• 3.2.1 La对H62黄铜耐蚀性能的影响37-42
• 3.2.2 La对H62黄铜力学性能的影响42-44
• 3.3 本章小结44-45
• 第四章 La_2O_3对H62黄铜组织及性能的影响45-55
• 4.1 La_2O_3对H62黄铜显微组织的影响45-46
• 4.2 La_2O_3对H62黄铜性能的影响46-52
• 4.2.1 La_2O_3对H62黄铜耐蚀性能的影响47-51
• 4.2.2 La_2O_3对H62黄铜力学性能的影响51-52
• 4.3 La_2O_3对H62黄铜性能影响的机理推测52-53
• 4.4 本章小结53-55
• 第五章 La与La_2O_3对H62黄铜性能影响的比较55-59
• 5.1 La与La_2O_3对H62黄铜组织变质效果的比较55-56
• 5.2 La与La_2O_3对黄铜耐蚀性能影响的比较56-57
• 5.3 La与La_2O_3对黄铜力学性能影响的比较57-59
• 第六章 Sb对H62黄铜组织及性能的影响59-67
• 6.1 Sb对H62黄铜显微组织的影响59-61
• 6.2 Sb对H62黄铜性能的影响61-66
• 6.2.1 Sb对H62黄铜耐蚀性能的影响61-64
• 6.2.2 Sb对H62黄铜力学性能的影响64-66
• 6.3 本章小结66-67
• 第七章 La和Sb复合对H62黄铜组织及性能的影响67-75
• 7.1 La和Sb复合对H62黄铜显微组织的影响67-69
• 7.2 La和Sb复合对H62黄铜性能的影响69-73
• 7.2.1 La和Sb复合对H62黄铜耐蚀性能的影响69-71
• 7.2.2 La和Sb复合对H62黄铜力学性能的影响71-73
• 7.3 本章小结73-75
• 第八章 热处理对复合处理后黄铜组织及性能的影响75-83
• 8.1 不同退火温度对合金组织及性能影响75-80
• 8.1.1 不同退火温度对合金组织影响75-76
• 8.1.2 不同退火温度对合金耐蚀性影响76-78
• 8.1.3 不同退火温度对合金力学性影响78-80
• 8.2 不同退火时间对合金组织及性能影响80-82
• 8.2.1 不同退火时间对合金组织影响80-81
• 8.2.2 不同退火时间对合金耐蚀性影响81-82
• 8.2.3 不同退火时间对合金力学性影响82
• 8.3 本章小结82-83
• 第九章 结论83-85
• 参考文献85-91
• 致谢91-93
• 附录93

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 庄应烘,袁世田,李德萱,林为波;镧对含镍铟铝青铜组织和性能的影响[J];中国稀土学报;1987年03期

2 黄小卫;李红卫;王彩凤;王国珍;薛向欣;张国成;;我国稀土工业发展现状及进展[J];稀有金属;2007年03期

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本文编号：645754