电气化铁路接触网用QAl9-4合金组织与性能的研究

发布时间：2017-08-21 03:36

  本文关键词：电气化铁路接触网用QAl9-4合金组织与性能的研究

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【摘要】：QAl9-4合金是一种多元铝青铜,具有较好的力学性能、良好的耐磨、耐腐蚀性能,以及优良的导电、导热性能,是生产高速铁路接触网零部件常用材料之一,随着高速铁路速度的不断提高,对QAl9-4合金接触网零部件的服役性能提出了更高的要求。本课题以含9.4%~10.0%Al的QAl9-4合金为研究对象,通过室温拉伸性能测试、硬度测试、显微组织和断口扫描等方法分别研究了固溶时效处理工艺、稳定化退火处理工艺对镦粗变形后R态、Y态QAl9-4合金组织与性能的影响,确定了满足接触网零部件使用要求的较优R态、Y态QAl9-4合金热处理工艺。同时将课题研究得出的较优热处理工艺在接触网上进行实际应用验证。通过课题研究取得了以下主要结果:(1)R态、Y态QAl9-4合金,较优的固溶时效处理工艺均为910℃固溶1h,550℃时效5h处理,通过该工艺进行热处理后合金具有较好的强韧配合,此时,R态QAl9-4合金抗拉强度、屈服强度、硬度和伸长率分别达到657MPa、298MPa、172.5HB、26%,与镦粗变形后试样相比分别提高了10.2%、15.1%、5.0%、19.3%;Y态QAl9-4合金抗拉强度、屈服强度、硬度和伸长率分别达到662MPa、305MPa、171.8HB、25.2%,与镦粗变形后相比分别提高了6.9%、13.0%、2.0%、33.3%。(2)R态、Y态QAl9-4合金具有相同的固溶时效强化机制,都是通过合金在合适温度下固溶淬火后得到过饱和α固溶体和亚稳定态的马氏体型β'相,通过时效使过饱和α固溶体、β'相马氏体分解,析出细小的粒状k相弥散分布在基体组织中,使合金具有较优的综合性能。(3)合理的退火工艺均能有效改善R态、Y态QAl9-4合金的性能与组织,对于R态QAl9-4合金在700℃退火保温2.0h具有较优的组织结构、较好的综合力学性能,抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度分别达到611MPa、276MPa、29.1%和164.7HB,与热处理之前相比,分别提高了2.5%、6.6%、33.5%和0.2%;对于Y态QAl9-4合金在700℃退火保温2.5h具有较优的组织结构、较好的综合力学性能,抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度分别达到644MPa、289MPa、26.3%和170.3HB,与热处理之前相比,分别提高了4.0%、7.0%、39.2%和0.9%。(4)通过退火处理获得较优性能的QAl9-4合金其组织均匀,α相之间均匀分布有较细小的团絮状(α+γ2)共析体,具有一定数量的k相均匀弥散分布在组织上,使合金同时具有较高塑性、强度、硬度。(5)由Y态QAl9-4材料生产的承力索终端锚固线夹经700℃×2.5h退火处理后,组织均匀,α相之间均匀分布有硬脆相(α+γ2)共析体,少量粒状k相弥散分布在组织中,其抗拉强度为634MPa,屈服强度为301MPa,伸长率为28.2%,硬度为169.4HB;由R态QAl9-4材料生产的接触线终端锚固线夹经910℃×1h水冷+550℃×5h固溶时效处理后,组织保留有均匀分布的β'相马氏体,粒状k相均匀弥散分布在组织中,合金具有较高强度的同时具有较好的塑性,其抗拉强度为678MPa,屈服强度为319MPa,伸长率为24.9%,硬度为173.8HB。
【关键词】：QAl9-4合金 固溶时效 稳定化退火 组织与性能 接触网
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U225;TG146.11
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 引言11-12
• 1.2 铝青铜合金的发展现状12-18
• 1.2.1 铝青铜合金的概述12-14
• 1.2.2 合金元素和杂质对铝青铜合金的影响14-16
• 1.2.3 铝青铜合金的热处理16-17
• 1.2.4 铜合金的相变17-18
• 1.3 铝青铜合金研究进展18-19
• 1.4 本文研究背景及意义19-20
• 1.5 本文研究主要内容20-22
• 第二章 试验材料及方法22-29
• 2.1 实验材料22
• 2.2 镦粗变形后热处理试验22-24
• 2.2.1 试样制备23-24
• 2.2.2 热处理工艺24
• 2.3 分析取样24-25
• 2.4 力学性能测试25-27
• 2.4.1 硬度测试25
• 2.4.2 室温拉伸测试25-27
• 2.5 微观组织观察27-29
• 2.5.1 金相组织观察27
• 2.5.2 扫描电镜观察27-29
• 第三章 固溶时效处理对QAl9-4 合金组织与性能的影响29-51
• 3.1 正交试验方法29-30
• 3.2 QAl9-4 合金镦粗变形后的性能及组织30-31
• 3.3 不同固溶时效处理条件下R态合金的性能31-39
• 3.3.1 试验结果31-32
• 3.3.2 固溶时效处理对R态QAl9-4 合金力学性能的影响32-37
• 3.3.3 固溶时效处理对R态QAl9-4 合金显微组织的影响37-39
• 3.4 不同固溶时效处理条件下Y态合金的性能39-45
• 3.4.1 试验结果39
• 3.4.2 固溶时效处理对Y态QAl9-4 合金力学性能的影响39-43
• 3.4.3 固溶时效处理对Y态QAl9-4 合金显微组织的影响43-45
• 3.5 分析与讨论45-49
• 3.5.1 QAl9-4 合金的组织组成物45-46
• 3.5.2 QAl9-4 合金的扫描电子显微组织46-47
• 3.5.3 QAl9-4 合金拉伸断口特性47-48
• 3.5.4 QAl9-4 合金固溶时效强化机制48-49
• 3.6 本章小结49-51
• 第四章 稳定化退火对QAl9-4 合金组织与性能的影响51-66
• 4.1 不同退火工艺下R态QAl9-4 合金的性能51-56
• 4.1.1 退火温度对R态QAl9-4 合金力学的影响51-52
• 4.1.2 退火时间对R态QAl9-4 合金力学性能的影响52-53
• 4.1.3 退火工艺对R态QAl9-4 合金显微组织的影响53-56
• 4.2 不同退火工艺下Y态QAl9-4 合金的性能56-62
• 4.2.1 退火温度对Y态QAl9-4 合金的力学影响56-57
• 4.2.2 退火时间对Y态QAl9-4 合金的影响57-59
• 4.2.3 退火工艺对Y态QAl9-4 合金显微组织的影响59-62
• 4.3 分析与讨论62-65
• 4.3.1 QAl9-4 合金退火后拉伸断口特性62-63
• 4.3.2 退火温度对QAl9-4 合金性能的影响63-64
• 4.3.3 退火时间对QAl9-4 合金性能的影响64-65
• 4.3.4 退火处理后QAl9-4 合金性能65
• 4.4 本章小结65-66
• 第五章 QAl9-4 合金在接触网上的应用66-73
• 5.1 QAl9-4 合金综合性能对比66-67
• 5.2 实际应用67-72
• 5.2.1 终端锚固线夹67-68
• 5.2.2 终端锚固线夹热处理后的力学性能68-69
• 5.2.3 终端锚固线夹热处理后的组织性能69-70
• 5.2.4 终端锚固线夹热处理后的拉伸断口特性70-71
• 5.2.5 终端锚固线夹型式试验71-72
• 5.3 本章小结72-73
• 第六章 结论73-75
• 参考文献75-78
• 致谢78-79
• 攻读硕士期间发表的学术论文79

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