金屬半固態(tài)成形技術(shù)具有短流程、操作簡單、低成本、可實現(xiàn)近終成形等優(yōu)點,而得到廣泛應(yīng)用。ZCuSn10P1銅合金具有良好的耐磨性、抗腐蝕性、力學(xué)性能高、工藝性能好等特性,被廣泛用于汽車、高鐵和船舶等設(shè)備的軸承軸套、閥門開關(guān)、蝸輪等零件。目前,ZCuSn10P1銅合金軸套通常采用鑄造成形的方法制備,制備工藝繁瑣且成形產(chǎn)品容易出現(xiàn)夾雜、氧化等問題。本文利用半固態(tài)擠壓鑄造技術(shù)制備ZCuSn10P1銅合金軸套,采用冷軋-部分重熔技術(shù)制備半固態(tài)ZCuSn10P1銅合金漿料,自主設(shè)計了一套一模四件擠壓鑄造軸套零件的成形模具,并開展了半固態(tài)擠壓鑄造實驗,研究了成形比壓、擠壓速率等工藝參數(shù)對ZCuSn10P1銅合金軸套組織演變和力學(xué)性能的影響;然后,對ZCuSn10P1銅合金軸套進行了熱處理實驗,研究了熱處理溫度、熱處理時間等工藝參數(shù)對銅合金軸套組織演變和力學(xué)性能的影響。本文的主要研究內(nèi)容及研究結(jié)果如下:(1)設(shè)計并制造了一套一模四件擠壓鑄造銅合金軸套零件的成形模具。根據(jù)軸套零件形狀和尺寸,重點對擠壓凸模和凹模進行詳細設(shè)計、校對,并對設(shè)計的模具進行制造、裝配并進行試模。實驗證明,采用本次設(shè)計的一模四件模具并選擇合理的成形工藝參數(shù),可得到表面光潔、輪廓清晰、尺寸精確、組織均勻的零件產(chǎn)品,同時提高了成形效率。(2)研究了成形比壓和擠壓速率對軸套組織和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:隨著成形比壓增加,組織均勻性先增加后降低,靠近凸模位置的組織發(fā)生塑性變形程度增大;在相同位置,隨著成形比壓增加,液相率逐漸降低,平均晶粒尺寸逐漸降低,形狀因子先降低后增加。隨著擠壓速率增加,充型時間縮短,充型能力提高,組織均勻性逐漸增加;在相同位置,隨著擠壓速率增加,液相率、平均晶粒尺寸和形狀因子都逐漸降低。隨著成形比壓增加,銅合金軸套零件的布氏硬度和顯微硬度先增加后降低,抗拉強度先增加后降低,延伸率逐漸降低;隨著擠壓速率增加,銅合金軸套零件的布氏硬度和顯微硬度逐漸升高,抗拉強度增加,延伸率逐漸降低。當(dāng)成形比壓為250MPa、擠壓速率為15mm/s時,半固態(tài)擠壓鑄造工藝最佳,此時,液相率為22.3%,平均晶粒尺寸為77.96μm,形狀因子為1.32;布氏硬度為128HBW,固相區(qū)、液相區(qū)和固-液兩相交界區(qū)顯微硬度值分別為112HV、193HV、156HV,抗拉強度為387MPa,延伸率為2.8%。(3)研究了熱處理溫度和熱處理時間對軸套組織和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:隨著熱處理溫度升高,半固態(tài)晶粒形貌得到改善,組織均勻性提高,固相晶粒尺寸隨著熱處理溫度升高而增加。隨著熱處理時間增加,半固態(tài)組織中固、液兩相偏析現(xiàn)象會得到改善,組織均勻性提高。隨著熱處理溫度升高和熱處理時間增加,半固態(tài)銅合金軸套布氏硬度先增加后降低,固相區(qū)顯微硬度逐漸增加,液相區(qū)顯微硬度逐漸降低,固-液兩相交界區(qū)顯微硬度逐漸增加,抗拉強度先增加后降低,延伸率逐漸增加。在350℃保溫120min時,熱處理工藝最佳,此時,與未熱處理軸套零件相同位置相比,液相率升高3.4%,平均晶粒尺寸升高13.7%,形狀因子降低5.6%,布氏硬度提高6.25%,固相區(qū)顯微硬度提高20.5%,液相區(qū)顯微硬度降低4.1%,固-液兩相交界區(qū)顯微硬度升高3.8%,抗拉強度提高3.9%,延伸率提高60.7%。
【學(xué)位單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG249.2;TG156
【部分圖文】：

化生產(chǎn)應(yīng)用得到快速發(fā)展。目前，金屬半固態(tài)成形本的半固態(tài)制漿技術(shù)，并與實際生產(chǎn)相結(jié)合，實現(xiàn)工成形新技術(shù)，并研發(fā)適合半固態(tài)成形的新合金；研發(fā)部件在半固態(tài)成形領(lǐng)域中的應(yīng)用。隨著半固態(tài)技術(shù)研其控制方法將更加完善、半固態(tài)成形方法將更加多樣料利用率、節(jié)能減排等方面也有顯著貢獻。成形方法形方法主要有觸變成形和流變成形[34]。觸變成形（屬半固態(tài)漿料冷卻凝固，根據(jù)尺寸定量切割，然后重漿料成形的方法稱為觸變成形。流變成形（Rheof金屬熔體劇烈攪拌或其它方式，充分破碎樹枝狀的初漿料直接進行成形的方法稱之為半固態(tài)金屬的流變成。

圖 2.1 軸套零件實物及金相取樣位置: (a) 軸套零件實物; (b) 軸套零件尺寸及金相取樣位驗材料為 ZCuSn10P1 銅合金，合金的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）為：Cu 87.65，Sn，其他元素含量 1.27。采用差示掃描量熱法(DSC，Differential Scanning CalorimSTA449F3 同步熱分析儀測量 ZCuSn10P1 銅合金的固、液相線溫度，測得結(jié)示，該合金固-液相線溫度區(qū)間為 876.1~1024.2℃，固-液區(qū)間寬度為 148.1℃，固態(tài)漿料并進行半固態(tài)成形。0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600-20-15-10-50熱流/(mW·mg1-)溫度/℃876.1℃903.6℃945.2℃1024.2℃1387.7℃

圖 2.3 ZCuSn10P1 銅合金的三元合金相圖分重熔技術(shù)制備半固態(tài) ZCuSn10P1 銅合金漿料主要由開關(guān)控制系統(tǒng)、電動機動力系統(tǒng)、連桿軸制設(shè)備的開啟與關(guān)閉，電動機為軋制提供動力支軋制實驗主要工作部件。通過調(diào)節(jié)軋輥轉(zhuǎn)速，可左右兩側(cè)頂端螺栓，控制軋制壓下量。軋制實驗理有效的完成，同時保證操作人員的人身安全。阻爐對軋制后的 ZCuSn10P1 銅合金坯料進行加行熱處理。箱式電阻爐型號為 QSH-1400，該電高爐溫可達 1400℃，滿足實驗需求。該電阻爐配
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 邱集明;肖寒;王佳;盧德宏;蔣業(yè)華;周榮;;半固態(tài)ZCuSn10銅合金二次加熱組織的演化[J];材料研究學(xué)報;2015年04期

2 王佳;肖寒;吳龍彪;盧德宏;周榮鋒;周榮;;軋制-重熔SIMA法制備ZCuSn10合金半固態(tài)坯料[J];金屬學(xué)報;2014年05期

3 吳龍彪;肖寒;王佳;盧德宏;周榮;;重熔工藝對應(yīng)變誘導(dǎo)熔化激活法制備ZCuSn10銅合金半固態(tài)組織的影響[J];中國有色金屬學(xué)報;2013年12期

4 談芬芳;謝志雄;陳圓;;熱處理對FA6506銅合金耐磨性的影響[J];熱加工工藝;2013年04期

5 杜磊;閆洪;;等溫?zé)崽幚韺Z61稀土鎂合金半固態(tài)組織的影響[J];材料研究學(xué)報;2012年02期

6 張毅;楊宇;;半固態(tài)流變成形技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J];鑄造技術(shù);2012年04期

7 王姣姣;尚淑珍;路貴民;張萬寧;唐小玲;于建國;;汽車用鋁合金零件的半固態(tài)壓鑄數(shù)值模擬[J];中國有色金屬學(xué)報;2012年04期

8 管仁國;趙占勇;鈔潤澤;溫景林;;傾斜板振動熔體處理技術(shù)研究與應(yīng)用進展[J];特種鑄造及有色合金;2012年03期

9 程琴;郭洪民;楊湘杰;周龍富;;半固態(tài)等溫處理對Cu-Ca合金組織的影響[J];特種鑄造及有色合金;2012年03期

10 賴國勝;錢娜;劉艷華;;半固態(tài)流變擠壓鑄造研究現(xiàn)狀[J];熱加工工藝;2011年05期

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1 陳澤邦;流變擠壓鑄造ZCuSn10Pl銅合金軸套的組織和力學(xué)性能研究[D];昆明理工大學(xué);2017年

2 陸常翁;ZCuSn10合金流變擠壓組織及性能研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

本文編號：2887795