高錫含量鑄造銅錫合金有強度高、彈性模量大、摩擦系數低、耐磨耐蝕性好等優(yōu)點,成為繼銅銀合金后高鐵接觸線的首選材料,廣泛用于制作高鐵、船舶、航空等行業(yè)的襯套、軸套、軸承座、齒輪、蝸輪等。而其極易產生偏析和逆偏析,晶間脆性大,變形過程中易產生開裂,極大限制如連桿上應用的高性能銷套零件的開發(fā)。本文采用Gleeble-3500熱機械模擬試驗機,對常規(guī)鑄態(tài)和半固態(tài)CuSn10P1合金圓柱試樣進行單向等溫壓縮變形,研究合金壓縮過程的變形行為和組織演變,初步探索錫元素分布對合金協(xié)調變形能力的影響。研究表明,對于常規(guī)鑄態(tài)試樣,與半固態(tài)試樣相比,在相同的變形條件下,壓縮變形時達到的峰值應力較小,且達到峰值應力時對應的真應變更大,此外動態(tài)回復的過程較長,動態(tài)再結晶的產生較晚,動態(tài)再結晶晶粒分布不均勻。對于半固態(tài)試樣,在其他變形參數相同時,隨應變速率增大,動態(tài)回復的過程延長,動態(tài)再結晶的發(fā)生程度降低,此外在其他壓縮變形參數相同時,應變速率ε?=1s^-1的半固態(tài)試樣峰值應力最大,變形溫度為450℃、500℃、550℃時,峰值應力分別為273MPa,178MPa和124MPa,對應的真應變ε... 

【文章來源】：昆明理工大學云南省

【文章頁數】：76 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

使用前的推力軸承(a)和使用后的軸承(b)[15]

的γ相為復雜立方結構，為硬脆相，只有在高溫下穩(wěn)定，當溫度下降時迅速分解；當溫度降至520℃時發(fā)生共析反應，即γ(27%Sn)α(15.8%Sn)+δ(32.4%Sn)，所生成的δ相為復雜立方結構，特點為硬而脆，主要分布于初生α相四周的晶間區(qū)域，在平衡相圖中，本應當在溫度降至350℃左右時發(fā)生δ(32.6%Sn)α(11%Sn)+ε(37.8%Sn)的共析反應，但δ相分解極慢，一般在常溫下的組織只有α相和δ相。銅錫合金的結晶間隔很大，并且錫元素在銅中的擴散極慢，因此實際鑄造組織與平衡相圖由很大偏離，即使在含錫量位于α單相區(qū)的組織中也會出現δ相。圖1.2Cu-Sn合金二元相圖[16]Fig.1.2Cu-Snalloyphasediagram[16]由于CuSn10P1合金P元素的加入，組織中還有Cu3P的分布，硬質的δ相與Cu3P對合金中的初生α相起保護作用，確保了該合金在正常工況下具有非常優(yōu)良的耐磨性。又因該合金錫元素含量較高，在凝固時低熔點富錫組織逐漸聚集在初生α相晶間位置，凝固較遲發(fā)生，具有很小的鑄造收縮率，故適用于鑄造成型，尤其適于作為銅軸套、軸瓦等耐磨件的制造。銅錫合金也存在著一些鑄造問題，如銅錫合金非常容易出現錫元素偏析，其偏析廣泛出現于含4.7-15%錫的系列合金連鑄坯、鑄錠的凝固組織中，并且含錫量越高，偏析現象越嚴重[17]，在普通鑄錠的凝固過程中，錫元素在鑄錠中心富集，由于含錫量高的晶間組織凝固溫度較低，相對于組織中的α相較晚凝固，并且柱狀晶區(qū)形成錫元素擴散通道，在心部靜壓力作用下，使得富集的錫元素由心部反向擴散至鑄錠表面，即形成“錫汗”現象，嚴重影響合金的性能，這是制約銅錫合金發(fā)展的重大因素，為了解決或改善這種偏析狀況，國內外許多學者先后對錫元素偏析抑制方法進行研究，如余焰根等[18]針對Cu-15Ni-8Sn合金鑄錠的鑄造難題，通過掃描電鏡

?鞫?閾卑逯票赴牘燙珻uSn10P1漿料，然后澆入擠壓模具中成形，得到了組織晶粒呈等軸狀、屈服強度和延伸率均較高的軸套零件；王佳等[22]在對CuSn10P1合金進行鍛打拔長、熱軋和冷軋時發(fā)現，鍛打拔長和熱軋過程中，試樣均出現了開裂、斷裂等現象，而多道次冷軋的試樣表面則光滑平整，如圖1.3所示，這說明該合金的熱加工性能很差，而冷加工性能則更優(yōu)良，但在生產中往往需要對材料進行熱軋、熱鍛等熱加工，目前對于CuSn10P1合金的熱加工尚缺乏數據指導，并且錫元素在塑性變形中所起到的作用也并不明確，值得進行深入研究。圖1.3CuSn10P1合金經過熱鍛打拔長(a)、熱軋(b)的開裂及冷軋(c)后的光滑表面[22]Fig.1.3Crackingunderthehotforgingdrawing(a),hotRolling(b)processandsmoothsurfaceundercoldrolling(c)processoftheCuSn10P1Alloysamples[22]1.1.2研究意義本文以CuSn10P1合金為研究對象，采用縫隙式熔體約束流動傾斜板制備半固態(tài)漿料，并與常規(guī)鑄態(tài)坯料進行對比，然后采用Gleeble-3500熱模擬試驗機對半固態(tài)和常規(guī)鑄態(tài)試樣進行單向等溫壓縮，工藝參數包括變形溫度、變形量及應變速率。其主要意義是：（1）通過熱物理模擬實驗，考查不同狀態(tài)合金試樣單向壓縮的力學特征,為獲得的合金坯料熱塑性變形加工提供指導；（2）通過熱物理模擬實驗，考察不同溫度、變形量、應變速率等因素對組織變化的影響規(guī)律，從而對該合金塑性變形過程的探索做出一定的啟示；（3）明確錫元素分布對變形合金微觀組織的影響作用。(a)(b)(c)4


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