CuSn10P1合金軸套流變擠壓鑄造工藝研究
發(fā)布時間：2021-01-21 23:52
CuSn10P1合金具有強度高、彈性模量大、摩擦系數(shù)低、耐磨耐蝕性好等優(yōu)點,且磷元素的加入能夠起到脫氧凈化熔體和產(chǎn)生脆硬化合物Cu3P相,提高合金硬度和耐磨性的作用。但是錫青銅在凝固過程中容易產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷,導致組織不致密,零件綜合性能低。半固態(tài)成形技術通過外加場力作用,能夠誘發(fā)合金熔體中初生相爆發(fā)形核,形成液相中懸浮一定比例固相顆粒的漿料,獲得晶粒細小、組織均勻、凝固收縮小的鑄件,提高CuSn10P1合金的綜合性能。本文以CuSn10P1合金軸套為研究對象,在熔體約束流動形核法制漿工藝的基礎上,采用底注式擠壓機進行一腔六模半固態(tài)流變擠壓鑄造試驗,研究鑄造工藝、模具結構和流變擠壓工藝參數(shù)對軸套顯微組織和性能的影響,并將流變擠壓鑄造和微補縮強化工藝相結合,探討微補縮強化處理對半固態(tài)流變擠壓成形軸套的作用。半固態(tài)流變擠壓鑄造的成形比壓過低會導致軸套顯微組織致密性差,缺陷增加,顯微組織均勻性差;當充型速率恒定時,隨著成形比壓提高,軸套顯微組織均勻性提高,晶粒細化。當成形比壓恒定時,隨著充型速率降低,顯微組織分布更加均勻,晶粒細化程度更好,液相團聚現(xiàn)象消失。當成形比...
【文章來源】：昆明理工大學云南省
【文章頁數(shù)】：82 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
錫青銅合金耐磨零Fig.1.1Axlesleeve(a)andturbine(b
笱?妒墾?宦畚?2固液相產(chǎn)生靜壓力；同時，初生相的形成，在枝晶組織中形成局部收縮產(chǎn)生毛細管吸力，在靜壓力與毛細管吸力的共同作用下，鑄件心部未凝固液相向鑄件表面流動，產(chǎn)生逆偏析。在金屬模鑄造時，凝固速度快，在鑄件表面形成柱狀晶，并且鑄件凝固過程中二次枝晶的生長速度較慢，一次枝晶臂收縮后留下的空隙作為液相流動通道，逆偏析程度比砂型鑄造嚴重[5,6]。由于存在晶間偏析和逆偏析嚴重影響錫青銅合金的物理性能、耐腐蝕性能、機械加工性能和塑性等[1]，造成錫青銅合金在鍛造加工時出現(xiàn)開裂、變形等缺陷，如圖1.2。LiuXY等[7]研究發(fā)現(xiàn)，當錫青銅合金中錫含量提高時，錫青銅合金的晶間偏析程度隨之加大，同時合金脆性提高，通過四點彎曲試驗測得合金強度也隨之顯著降低。此外，錫青銅合金的偏析和逆偏析現(xiàn)象對合金性能的影響還表現(xiàn)在錫青銅的塑性上，常見鑄造錫青銅合金的延伸率普遍不高，例如砂型鑄造、金屬型鑄造ZCuSn10P1合金的延伸率只有3%左右[8-10]。因此，開發(fā)一種能夠抑制錫青銅合金的偏析和逆偏析現(xiàn)象，制備高強高韌CuSn10P1合金零件的方法，是當今高速重載高鐵等行業(yè)發(fā)展亟待解決的問題。圖1.2錫青銅合金的變形開裂：（a）鍛打拔長；（b）熱軋[5]Fig.1.2Forgingdrawinglengthcracking(a)andhotrollingcracking(b)oftinbronzealloy鑄造方法和鑄造工藝參數(shù)對錫青銅合金鑄造零件的晶間偏析和逆偏析現(xiàn)象有很大影響，目前普遍接受的說法是高溫、快速冷卻會加重錫青銅合金的偏析現(xiàn)象，但是冷卻速度繼續(xù)提高時，又會產(chǎn)生阻止富錫液相流動的作用，反而可以減弱錫青銅合金的晶間偏析和逆偏析現(xiàn)象，改善合金性能。在現(xiàn)有常見鑄造方法中，例如連續(xù)鑄造工藝，因為易于控制錫青銅合金的凝固速度和凝固方向，可以將CuSn10P1合金的
第一章緒論5圖1.3機械攪拌技術[30]Fig.1.3Mechanicalstirringtechnology[30]1.2.2電磁攪拌技術電磁攪拌是在機械攪拌技術的基礎上發(fā)展起來的半固態(tài)制漿技術。電磁攪拌技術的原理是利用外加電磁力運動的作用在金屬液中產(chǎn)生感應電流，而感應電流與外加磁場間產(chǎn)生洛倫茲力從而使金屬液運動，其本質上與機械攪拌法相同，都是利用外加場力的作用打碎枝晶并圓整晶粒，如圖1.4。該方法的特點是用非接觸性的磁場力代替機械裝置的攪拌力，電磁攪拌過程易于控制，適合大批量漿料的制備。毛衛(wèi)民、趙樹國等人[31-36]發(fā)現(xiàn)高硅鋁合金的初生Si顆粒通過抑制了初生Si顆粒的擇優(yōu)生長實現(xiàn)電磁攪拌技術的細化。KaurP[69]等研究了電磁攪拌技術對稀土改性后的鋁合金的顯微組織，結果表明合金晶粒和初生相得到了細化。但電磁攪拌的能耗很大，增加制備成本。圖1.4電磁攪拌技術：（a）間歇式；（b）連續(xù)式[49]Fig.1.4Electromagneticstirringtechnology:(a)intermittent;(b)continuous[49]
本文編號：2992122
【文章來源】：昆明理工大學云南省
【文章頁數(shù)】：82 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
錫青銅合金耐磨零Fig.1.1Axlesleeve(a)andturbine(b
笱?妒墾?宦畚?2固液相產(chǎn)生靜壓力；同時，初生相的形成，在枝晶組織中形成局部收縮產(chǎn)生毛細管吸力，在靜壓力與毛細管吸力的共同作用下，鑄件心部未凝固液相向鑄件表面流動，產(chǎn)生逆偏析。在金屬模鑄造時，凝固速度快，在鑄件表面形成柱狀晶，并且鑄件凝固過程中二次枝晶的生長速度較慢，一次枝晶臂收縮后留下的空隙作為液相流動通道，逆偏析程度比砂型鑄造嚴重[5,6]。由于存在晶間偏析和逆偏析嚴重影響錫青銅合金的物理性能、耐腐蝕性能、機械加工性能和塑性等[1]，造成錫青銅合金在鍛造加工時出現(xiàn)開裂、變形等缺陷，如圖1.2。LiuXY等[7]研究發(fā)現(xiàn)，當錫青銅合金中錫含量提高時，錫青銅合金的晶間偏析程度隨之加大，同時合金脆性提高，通過四點彎曲試驗測得合金強度也隨之顯著降低。此外，錫青銅合金的偏析和逆偏析現(xiàn)象對合金性能的影響還表現(xiàn)在錫青銅的塑性上，常見鑄造錫青銅合金的延伸率普遍不高，例如砂型鑄造、金屬型鑄造ZCuSn10P1合金的延伸率只有3%左右[8-10]。因此，開發(fā)一種能夠抑制錫青銅合金的偏析和逆偏析現(xiàn)象，制備高強高韌CuSn10P1合金零件的方法，是當今高速重載高鐵等行業(yè)發(fā)展亟待解決的問題。圖1.2錫青銅合金的變形開裂：（a）鍛打拔長；（b）熱軋[5]Fig.1.2Forgingdrawinglengthcracking(a)andhotrollingcracking(b)oftinbronzealloy鑄造方法和鑄造工藝參數(shù)對錫青銅合金鑄造零件的晶間偏析和逆偏析現(xiàn)象有很大影響，目前普遍接受的說法是高溫、快速冷卻會加重錫青銅合金的偏析現(xiàn)象，但是冷卻速度繼續(xù)提高時，又會產(chǎn)生阻止富錫液相流動的作用，反而可以減弱錫青銅合金的晶間偏析和逆偏析現(xiàn)象，改善合金性能。在現(xiàn)有常見鑄造方法中，例如連續(xù)鑄造工藝，因為易于控制錫青銅合金的凝固速度和凝固方向，可以將CuSn10P1合金的
第一章緒論5圖1.3機械攪拌技術[30]Fig.1.3Mechanicalstirringtechnology[30]1.2.2電磁攪拌技術電磁攪拌是在機械攪拌技術的基礎上發(fā)展起來的半固態(tài)制漿技術。電磁攪拌技術的原理是利用外加電磁力運動的作用在金屬液中產(chǎn)生感應電流，而感應電流與外加磁場間產(chǎn)生洛倫茲力從而使金屬液運動，其本質上與機械攪拌法相同，都是利用外加場力的作用打碎枝晶并圓整晶粒，如圖1.4。該方法的特點是用非接觸性的磁場力代替機械裝置的攪拌力，電磁攪拌過程易于控制，適合大批量漿料的制備。毛衛(wèi)民、趙樹國等人[31-36]發(fā)現(xiàn)高硅鋁合金的初生Si顆粒通過抑制了初生Si顆粒的擇優(yōu)生長實現(xiàn)電磁攪拌技術的細化。KaurP[69]等研究了電磁攪拌技術對稀土改性后的鋁合金的顯微組織，結果表明合金晶粒和初生相得到了細化。但電磁攪拌的能耗很大，增加制備成本。圖1.4電磁攪拌技術：（a）間歇式；（b）連續(xù)式[49]Fig.1.4Electromagneticstirringtechnology:(a)intermittent;(b)continuous[49]
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