本文關鍵詞：顯微激冷及鎳稀土對ZChSnSbll-6合金組織性能影響的研究

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【摘要】：由于ZChSnSb11-6合金的組織特點、熔點較低、加工工藝簡單等優(yōu)點,使其主要應用于大型機械主軸的軸瓦、軸承、軸襯及軸套。國外的ZChSnSb11-6合金常通過添加Cd、As等有害元素細化組織硬質相,使合金的性能更加優(yōu)良。但Cd、As不僅在熔煉過程污染金屬熔液,而且也會生產過程中對生產工人造成人身傷害同時也違背當今社會所提倡的綠色環(huán)保生產。本文以國內的未添加有害元素Cd、As的ZChSnSb11-6合金為研究對象,利用顯微激冷澆鑄方式對合金分別添加不同含量的鎳及稀土元素鈰、釹。并通過金相顯微鏡、掃描電鏡、X-射線衍射儀、電子探針、能譜儀研究顯微激冷及三種元素分別對ZChSnSb11-6合金顯微組織、析出相、組成化合物進行分析;利用維氏硬度計、萬能摩擦磨損試驗機測定了顯微激冷及三種元素分別對ZChSnSb11-6合金的硬度及耐磨性。在進行顯微激冷實驗時,為避免化學成分對合金的影響,選用ZChSnSb11-6合金作為顯微激冷劑,且含量分別為1%、2%、3%、5%、7%、9%。結果表明,顯微激冷處理后的ZChSnSb11-6合金的相粒組織顯著細化且分布均勻,偏析減少,硬度降低;當顯微激冷劑的加入量為3%時,合金中的β(SnSb)相、ε(Cu6Sn5)相最細小、硬度最低且耐磨性得到提高。在合金熔液凝固過程中,一方面由于顯微激冷劑與熔液有很好的浸潤性,使其有很好的流動性且均勻分布與熔液中;另一方面,顯微激冷劑的熔化,形成能量起伏,成為結晶核心并使已形核晶體來不及長大。因此合金的硬質相細化,硬度降低,提高了耐磨性。利用顯微激冷對ZChSnSb11-6合金分別添加含0.3%Ni、0.6%Ni、0.9%Ni、1.2%Ni的Ni-(ZChSnSb11-6)中間合金粉末。結果表明,添加少量的Ni能使合金的硬質相細化、均勻分布、硬度降低;當0.9wt.%Ni時,合金中的β(SnSb)相、ε(Cu6Sn5)相最細小、硬度較低、耐磨性較好。Ni與ZChSnSb11-6合金中的Sn、Cu反應生成胞狀的三元金屬間化合物,且會阻止ε(Cu6Sn5)析出。因此,少量的N i就可使合金組織更細化、耐磨性更好。將含Ce、Nd的Ce-(ZChSnSb11-6)中間合金粉末及Nd-(ZChSnSb11-6)中間合金粉末利用顯微激冷方式分別加入到ZChSnSb11-6合金中。結果表明,微量的稀土就能使ZChSnSb11-6合金的硬質相細化、分布均勻、偏析減少、硬度降低;當0.10wt.%Ce、0.08wt.%Nd時,合金中的β(SnSb)相、ε(C u6Sn5)相最細小且合金硬度較低,合金耐磨性較好。一方面稀土元素作為表面活性物質會吸附在結晶核心表面,阻礙晶核進一步長大;另一方面稀土元素的“親Sn”性,抑制Sn與Cu反應,阻止ε(Cu6Sn5)相的析出。因此,微量的Ce、Nd均可使合金的硬質相細化、降低硬度、提高耐磨性。元素Ni、Ce、Nd通過顯微激冷方式加入到ZChSnSb11-6合金中,元素的變質作用與顯微激冷作用同時使合金組織中的硬質相細化、均勻,通過改善組織使合金硬度降低、提高耐磨性提高。
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG27

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