本文關(guān)鍵詞：半固態(tài)ZCuSn10銅合金模擬鑄造充型行為研究

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【摘要】：ZCuSn10系鑄造銅合金,以其優(yōu)良的彈性、高的抗疲勞性能、好的成形性和可焊性以及高的耐磨耐蝕等性能優(yōu)勢(shì),在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。半固態(tài)成形技術(shù)屬于近凈成形技術(shù),是一種介于固態(tài)和液態(tài)之間的成形技術(shù),具有充型平穩(wěn)、對(duì)模具的熱沖擊小、產(chǎn)品致密性高、力學(xué)性能高、成形力低等特點(diǎn)。銅合金的半固態(tài)溫度區(qū)間較寬,適合采用半固態(tài)成形加工技術(shù),但是由于半固態(tài)金屬液固兩相的存在,導(dǎo)致其成型過程中會(huì)產(chǎn)生液固兩相分離等行為,產(chǎn)生成分偏析、組織不均勻以及縮孔縮松等缺陷,因此很有必要對(duì)半固態(tài)金屬的變形行為、機(jī)理和組織演化開展深入研究。本文采用軋制與重熔加熱法制備銅合金半固態(tài)坯料,在Gleeble熱/力模擬試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行二次加熱和保溫后,進(jìn)行不同工藝參數(shù)下的充型實(shí)驗(yàn),研究充型條件對(duì)組織演變和變形行為的影響規(guī)律,分析充型過程中的變形機(jī)理。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：首先,分析了充型條件對(duì)半固態(tài)銅合金液固兩相形態(tài)分布和載荷-位移曲線的影響規(guī)律。結(jié)果顯示,充型量較小時(shí),試樣的固相骨架基本保持不變,固相顆粒間還殘留著液相,靠近沖頭一側(cè)分布較少,而遠(yuǎn)離沖頭一側(cè)分布則相對(duì)較多。充型進(jìn)行到一定程度,由于固液兩相不同的流動(dòng)狀態(tài)導(dǎo)致出現(xiàn)了固液相分離,無論是在910℃還是在930℃,都可以看到試樣在前端集中了大量的液相,固相顆粒由于沒有更多液相的潤滑調(diào)節(jié)作用,晶粒變形嚴(yán)重。充型速度對(duì)組織演變有很大的影響,隨著充型速率的增加,試樣壓縮后的宏觀形貌變差,但固液協(xié)同性變好。分析載荷位移曲線的結(jié)果顯示,充型過程中載荷均隨位移的增加而增加；充型溫度越高,試樣中的液相率越高,在受到相同的變形作用時(shí),載荷降低；充型速率越大,在相同位移下載荷越大。其次,對(duì)比相同充型條件下鑄態(tài)銅合金與半固態(tài)銅合金的充型行為。結(jié)果顯示：充型初期,鑄態(tài)組織由于具有較發(fā)達(dá)的枝晶而難以進(jìn)行難以變形,固液分離較明顯,此時(shí)施加的載荷較高；半固態(tài)銅合金組織由于液相的相互連接,潤滑作用使得載荷相對(duì)于鑄態(tài)組織的低一些。但到了充型的后期,無論是鑄態(tài)還是半固態(tài)組織其載荷都較高,這是因?yàn)榇藭r(shí)固相和液相發(fā)生了完全的分離,固相之間相互粘連在一起,變形難以進(jìn)行。最后,對(duì)充型前后試樣進(jìn)行SEM、EDS分析,銅合金在充型過程中由于液相的分離而產(chǎn)生了不同程度的元素偏析；EBSD的分析顯示,半固態(tài)銅合金在充型過程中發(fā)生了不同程度的變形和再結(jié)晶。由于該銅合金半固態(tài)坯料的液相率較低,故在充型過程中,初期的變形機(jī)制主要是以固相顆粒之間的滑移為主,有少量的液固混合流動(dòng)機(jī)制,后期主要是以固相顆粒的塑性變形為主。最終,結(jié)合組織演變規(guī)律,初步構(gòu)建銅合金半固態(tài)模擬充型過程液固協(xié)同流動(dòng)的判據(jù)。在一定的范圍內(nèi),適當(dāng)增加充型溫度和速率,有助于改善半固態(tài)銅合金組織的固液相協(xié)調(diào)流動(dòng)。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG291

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本文編號(hào)：1196509