本文關(guān)鍵詞：變形Zn-Cu-Ti合金熱處理工藝及成形性能研究

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【摘要】：Zn-Cu-Ti合金是一種典型的變形鋅合金,具有良好的抗蠕變性、塑性、熱膨脹系數(shù)低、較高的強(qiáng)度,易加工成型等優(yōu)良特點(diǎn),力學(xué)性能與黃銅(軟態(tài))相近。主要應(yīng)用于電池外殼、建筑材料和日用五金等領(lǐng)域。因其原材料價(jià)格低廉,目前Zn-Cu-Ti合金的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛,但在實(shí)際應(yīng)用中,該合金的沖壓性能有待改善。本文以變形Zn-Cu-Ti合金為研究對象,開展了Zn-Cu-Ti合金成分優(yōu)化、熱處理工藝和成形性能試驗(yàn)研究。采用ZGJL0.01-40-4真空感應(yīng)熔煉爐制備合金鑄錠,對鑄錠進(jìn)行不同工藝參數(shù)的擠壓、軋制、熱處理,獲得試驗(yàn)用Zn-Cu-Ti合金板材。借助光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、日本SHIMADZU(島津)AG-I/250KN精密萬能試驗(yàn)機(jī)、BHB-80型板料雙向拉伸試驗(yàn)機(jī)等試驗(yàn)設(shè)備和手段,研究熱處理工藝對Zn-2.0Cu-0.05Ti-0.001Mg合金及Zn-1.5Cu-0.08Ti合金的組織性能的影響,確定ZnCu-Ti合金的合理熱處理工藝;研究Zn-2.0Cu-0.05Ti-0.001Mg合金杯突、擴(kuò)孔、錐杯等典型的沖壓成形性能。通過上述研究得出以下結(jié)論:1.通過正交試驗(yàn)確定了性能優(yōu)良的變形Zn-Cu-Ti合金的合理成分為Zn-2.0Cu-0.05Ti-0.001Mg,該合金擠壓態(tài)的硬度可達(dá)88HV,抗拉強(qiáng)度可達(dá)255MPa,延伸率可達(dá)63%。2.Zn-Cu-Ti合金具有明顯的冷軋軟化,退火硬化特征。(1)在不同的退火溫度條件下,硬度隨著退火時(shí)間的變化規(guī)律呈現(xiàn)一致趨勢,0-1h硬度急劇升高,隨后硬度較為穩(wěn)定,在一定范圍內(nèi)略有波動(dòng)。(2)退火溫度對硬度也有較大影響,溫度越高,所獲得的硬度越高,對于Zn-2.0Cu-0.05Ti-0.001Mg合金,溫度對硬度的影響更為明顯,240℃退火,硬度最高可達(dá)86.82HV,較180℃退火的硬度最高值72.77HV,提高了19.3%。(3)退火溫度對抗拉強(qiáng)度和延伸率的影響顯著,在180℃退火條件下,抗拉強(qiáng)度和延伸率較未退火狀態(tài)有顯著變化,在3h條件下,Zn-2.0Cu-0.05Ti-0.001Mg合金與Zn-1.5Cu-0.08Ti合金的抗拉強(qiáng)度分別由200MPa、162MPa提高到303MPa、284MPa,延伸率分別由107%、107%降低到39%、20%。(4)退火時(shí)間對抗拉強(qiáng)度和延伸率的影響不顯著,隨著退火時(shí)間的延長,Zn-2.0Cu-0.05Ti-0.001Mg合金的抗拉強(qiáng)度和延伸率在一定范圍內(nèi)波動(dòng)。3.退火溫度比退火時(shí)間對Zn-Cu-Ti合金組織與性能的影響更顯著。Zn-2.0Cu-0.05Ti-0.001Mg合金獲得高硬度、抗拉強(qiáng)度,良好的塑性、成形性能的合理熱處理工藝為退火溫度180℃,退火時(shí)間4h。4.速度對成形性能的影響在杯突、擴(kuò)孔、錐杯三種模擬成形性能試驗(yàn)下,速度越低,Zn-2.0Cu-0.05Ti-0.001Mg合金板材的成形性能越好。在杯突試驗(yàn)中,速度為1.5mm/min時(shí),IE值最高可達(dá)13.21mm較5mm/min速度下的IE值(12.18mm)提高了8.4%;在擴(kuò)孔試驗(yàn)中,速度為3mm/min時(shí),λ值最高可達(dá)133%較5mm/min速度下的λ值(72%)提高了84.7%;在錐杯試驗(yàn)中,速度為3mm/min時(shí),CCV值最低可達(dá)27.28mm較30mm/min速度下的CCV值(29.45mm)降低了7.4%。5.潤滑條件對沖壓成形性能的影響速度越低,潤滑條件對Zn-2.0Cu-0.05Ti-0.001Mg合金成性能的影響越顯著。在杯突試驗(yàn)中,當(dāng)速度v≤2.5mm/min時(shí),用聚乙烯薄膜做潤滑劑效果較好;當(dāng)速度v≥4.4mm/min時(shí),用機(jī)油做潤滑劑效果較好。在擴(kuò)孔試驗(yàn)中,當(dāng)速度為4mm/min左右時(shí),用聚乙烯薄膜做潤滑劑效果較好,當(dāng)速度v≤3mm/min時(shí),用機(jī)油做潤滑劑效果較好。在錐杯試驗(yàn)中,無論在什么速度下,均用聚乙烯薄膜做潤滑劑效果較好。
【學(xué)位授予單位】：河南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG166.7;TG146.13

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1249467