本文關(guān)鍵詞：硫化物黃銅的制備工藝、顯微組織和性能研究

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【摘要】：切削性是許多金屬材料在應(yīng)用過(guò)程中所需要考慮的問(wèn)題,它直接影響產(chǎn)品的制造成本和生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)的易切削黃銅多為鉛黃銅,它兼有優(yōu)良的力學(xué)性能和切削性能,被廣泛應(yīng)用在供水飲水系統(tǒng)、電子儀表零件等領(lǐng)域。然而隨著全球環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng),含鉛產(chǎn)品對(duì)環(huán)境和人體的多重危害也逐漸顯現(xiàn)。盡管近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)于無(wú)鉛易切削黃銅的研究已經(jīng)取得一定進(jìn)展,有些產(chǎn)品也已經(jīng)投入了工業(yè)應(yīng)用,但產(chǎn)品價(jià)格過(guò)于昂貴并且切削效果均未達(dá)到傳統(tǒng)含鉛黃銅的水平。本文的目的在于開(kāi)發(fā)出一種低成本環(huán)境友好無(wú)鉛易切削黃銅。本文以CuS為原材料,采用原位合成熔鑄工藝在H62黃銅中引入ZnS顆粒,以制備切削性能優(yōu)異的硫化物黃銅。本文系統(tǒng)研究了硫化鋅添加工藝及硫化鋅引入量對(duì)H62黃銅顯微組織和性能的影響規(guī)律,取得了具有實(shí)用價(jià)值的結(jié)果；另外本文還研究了Zn元素和Si元素的含量對(duì)硫化物黃銅的顯微組織和性能的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),CuS以預(yù)制塊的方式在熔煉過(guò)程中添加,可以成功將ZnS引入到H62黃銅基體中,顯著改善黃銅的切削性能,并且對(duì)合金的力學(xué)性能、抗應(yīng)力腐蝕性能影響較小。當(dāng)預(yù)制塊中Cu粉與CuS粉質(zhì)量比1：2時(shí),有利于硫化物在銅液中的分散,此種添加工藝制備的硫化物黃銅切削性能最佳；而隨著ZnS加入量的提高,黃銅的切削性能逐步改善,當(dāng)添加1.5wt.%ZnS,H62黃銅已經(jīng)能夠獲得理想的切削性能(與H59-1切削性能相當(dāng))；隨著Zn含量的增大,黃銅基體由單一的α相向α+β兩相過(guò)渡,最終變?yōu)閱我沪孪?硫化物黃銅的抗拉強(qiáng)度逐步提高,延伸率下降,抗應(yīng)力腐蝕性能也隨之變差,同時(shí)切削性能惡化。當(dāng)黃銅基體中含有一定體積分?jǐn)?shù)的β相時(shí),合金顯微組織沒(méi)有硫化物顆粒分布,黃銅的切削性能也隨之惡化。在引入1.5wt.%ZnS的H62硫化物黃銅中添加Si元素,發(fā)現(xiàn)隨著Si元素含量的增加,合金基體中分布的ZnS顆粒的數(shù)量急劇減少,顯微組織從α單相組織向α+β兩相組織轉(zhuǎn)變,β相體積分?jǐn)?shù)不斷增多,合金的強(qiáng)度提高,而塑性下降,切削性能逐漸變差,抗應(yīng)力腐蝕性能逐漸變好。當(dāng)Si含量達(dá)到1.0wt.%之后,合金的切屑呈現(xiàn)連續(xù)狀,切削性能大幅惡化；Si含量達(dá)到1.5wt.%、2.0wt.%,合金具有較好的耐腐蝕能力,初始裂紋出現(xiàn)時(shí)間達(dá)到510min、600min。含1.5wt.%Si的高銅硫化物黃銅1.5ZnS-H72-1.5、1.5ZnS-H76-1.5,合金顯微組織為單一的α相,分布有數(shù)量較多的硫化物顆粒,顆粒尺寸較大(2-6um),形狀為不規(guī)則的長(zhǎng)條狀,此種形態(tài)尺寸的硫化物顆粒起不到易切削相的作用,切屑呈連續(xù)的螺旋狀,切削性能較差,而抗應(yīng)力腐蝕性能較好,合金1.5ZnS-H72-1.5的初始裂紋出現(xiàn)時(shí)間達(dá)到600min,合金1.5ZnS-H72-1.5在80MPa應(yīng)力條件下24h未出現(xiàn)裂紋。
【關(guān)鍵詞】：黃銅 易切削 硫化物 硅 抗應(yīng)力腐蝕
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG146.11;TG243
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-21
• 1.1 黃銅的基本性質(zhì)9-13
• 1.1.1 普通黃銅9-11
• 1.1.2 復(fù)雜黃銅11-12
• 1.1.3 合金元素在黃銅中的作用12-13
• 1.2 傳統(tǒng)易切削黃銅13-16
• 1.2.1 鉛黃銅的組織13-14
• 1.2.2 鉛黃銅的性能14-16
• 1.2.3 鉛對(duì)環(huán)境的污染及環(huán)保要求16
• 1.3 無(wú)鉛易切削黃銅的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4 原位合成法在銅合金制備中的作用18-20
• 1.5 本文的研究背景、目的及內(nèi)容20-21
• 1.5.1 選題背景及研究目的20
• 1.5.2 本文研究?jī)?nèi)容20-21
• 第二章 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及研究方法21-27
• 2.1 工藝路線(xiàn)21
• 2.2 合金的成分及制備21-23
• 2.2.1 合金的成分設(shè)計(jì)21-22
• 2.2.2 合金的制備22-23
• 2.2.3 形變加工23
• 2.3 顯微組織分析23
• 2.3.1 金相顯微分析23
• 2.3.2 X-射線(xiàn)衍射(XRD)分析23
• 2.3.3 掃描電鏡(SEM)分析23
• 2.4 力學(xué)性能測(cè)試23-24
• 2.4.1 硬度測(cè)試23-24
• 2.4.2 室溫拉伸性能測(cè)試24
• 2.5 切削性能測(cè)試24
• 2.6 抗應(yīng)力腐蝕性能測(cè)試24-27
• 第三章 硫化物黃銅的組織與性能27-47
• 3.1 硫化鋅原位合成工藝探索27-32
• 3.1.1 顯微組織27-30
• 3.1.2 合金的性能30-32
• 3.2 硫化物的添加量對(duì)硫化鋅黃銅的影響32-37
• 3.2.1 顯微組織33-35
• 3.2.2 合金性能35-37
• 3.3 鋅含量對(duì)硫化鋅黃銅的影響37-43
• 3.3.1 顯微組織38-40
• 3.3.2 合金性能40-43
• 3.4 分析與討論43-46
• 3.4.1 硫化鋅引入工藝分析43
• 3.4.2 硫化物顆粒改善合金切削性能的機(jī)理分析43-45
• 3.4.3 鋅含量對(duì)硫化物黃銅組織與性能的影響45-46
• 3.5 本章結(jié)論46-47
• 第四章 含硅硫化物黃銅的組織與性能47-65
• 4.1 硅含量對(duì)黃銅的影響47-52
• 4.1.1 顯微組織47-49
• 4.1.2 合金性能49-52
• 4.2 硅含量對(duì)硫化鋅黃銅的影響52-57
• 4.2.1 顯微組織52-54
• 4.2.2 合金性能54-57
• 4.3 含硅高銅硫化鋅黃銅57-61
• 4.3.1 顯微組織57-60
• 4.3.2 合金性能60-61
• 4.4 分析與討論61-64
• 4.4.1 硅元素對(duì)黃銅合金顯微組織的影響61-62
• 4.4.2 硅元素對(duì)硫化物黃銅合金性能的影響62-63
• 4.4.3 硫化物對(duì)含硅黃銅的組織與性能的影響63-64
• 4.5 本章結(jié)論64-65
• 第五章 主要結(jié)論65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 致謝70

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