本文關(guān)鍵詞：Cu-0.23Be-0.84Co合金熱處理強化工藝及組織性能研究

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【摘要】：鈹青銅合金是指鈹含量為0.2%~2%(wt.)并添加少量鎳或鈷的銅基合金。作為一種典型的時效強化型合金,鈹青銅經(jīng)固溶時效處理后,可獲得高的強度硬度、高的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、良好的耐磨抗蝕性和抗高溫蠕變等綜合性能,廣泛應(yīng)用于航空航天、國防軍工、電力電子和石油化工等領(lǐng)域。目前,國內(nèi)外研究人員對于實際應(yīng)用中以高的強度性能(≥800MPa)為主導(dǎo)的高強鈹青銅合金(含Be1.6%~2%(wt.))的相關(guān)研究較多,而對于鑄軋輥、接插件等以高導(dǎo)電/熱性能為主的高導(dǎo)鈹青銅(含Be 0.2%~0.6%(wt.))的制備工藝、熱處理特點及強化機制等方面的研究鮮有報道。本文以制備的Cu-0.23Be-0.84Co合金為研究對象,系統(tǒng)開展了該合金不同溫度和時間條件下的固溶+時效處理工藝研究,并考察了冷變形后時效對合金組織和性能的影響;對不同工藝制備的合金的導(dǎo)電率、硬度、強度、抗電蝕等性能進(jìn)行了測試,利用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM和HRTEM)等微觀組織觀察分析手段,研究了該合金的時效析出行為,初步探索了時效強化機制;并根據(jù)導(dǎo)電率變化與析出相轉(zhuǎn)變比率的關(guān)系,建立了該合金的相變動力學(xué)方程和導(dǎo)電率方程,探索了時效析出轉(zhuǎn)變機制。研究結(jié)果表明:Cu-0.23Be-0.84Co合金經(jīng)950℃×1h固溶及后續(xù)460℃、480℃和500℃時效后,導(dǎo)電率和硬度在各個溫度隨時間變化趨勢基本一致,時效0.5-1h時合金導(dǎo)電率和硬度急劇升高,1-4h緩慢增加,4-8h略有下降。其中,合金導(dǎo)電率經(jīng)460℃、480℃和500℃時效4h的導(dǎo)電率均達(dá)到峰值,分別為71.4%IACS、71.6%IACS和69.8%IACS,合金硬度在3-4h后達(dá)到峰值,經(jīng)460℃×4h時效峰值硬度為123HB,經(jīng)480℃×3h和500℃×3h時效后峰值硬度分別為117HB和112.3H;微觀組織變化表明:隨著時效時間的延長,析出相結(jié)構(gòu)特征發(fā)生明顯改變,時效早期(0.5-2h)析出相主要為Be2Cu相,時效中期(4h)為Be Co相,此時合金出現(xiàn)峰值性能;時效8h時析出相再次變?yōu)锽e2Cu相,說明出現(xiàn)析出相重溶現(xiàn)象,合金性能降低;Cu-0.23Be-0.84Co合金的時效強化機制以O(shè)rowan繞過機制為主;析出相的粗化行為符合LSW理論模型,粗化機制為擴散控制生長機制;根據(jù)導(dǎo)電率與析出相轉(zhuǎn)變比率的關(guān)系,建立了Cu-0.23Be-0.84Co合金在不同溫度下時效相變動力學(xué)Avrami經(jīng)驗方程和導(dǎo)電率方程,并在此基礎(chǔ)上繪制了等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)曲線,揭示了合金時效析出轉(zhuǎn)變機制為受擴散控制的反應(yīng)機理;合金時效前經(jīng)過一定量的冷變形,可有效提高其性能,在實驗范圍內(nèi),Cu-0.23Be-0.84Co合金經(jīng)過950℃×1h固溶+50%冷變形+(460-480℃)×(3-4h)時效后可獲得良好的性能,導(dǎo)電率為71.6-72.8%IACS,硬度為167-176HB;電接觸試驗結(jié)果表明:Cu-0.23Be-0.84Co合金鑄態(tài)和固溶態(tài)抗電蝕性能較差,而拉拔態(tài)和時效態(tài)的接觸表面平整、燃弧能量基本無變化且質(zhì)量損耗量小,抗電蝕性能較好。
【關(guān)鍵詞】：Cu-0.23Be-0.84Co合金 時效 性能 微觀組織
【學(xué)位授予單位】：河南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG166.2;TG146.11
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 鈹青銅合金概述9-12
• 1.1.1 鈹青銅合金的性能特點10
• 1.1.2 鈹青銅合金的應(yīng)用10-12
• 1.1.3 合金元素對鈹青銅性能的影響12
• 1.2 鈹青銅合金的熱處理12-15
• 1.2.1 鈹青銅合金的固溶處理工藝特點12-14
• 1.2.2 鈹青銅合金的時效處理工藝特點14-15
• 1.3 鈹青銅合金國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4 本課題主要研究內(nèi)容17-19
• 第2章 試驗過程19-23
• 2.1 材料制備及熱處理試驗過程19-20
• 2.2 相關(guān)性能測試及微觀組織觀察20-21
• 2.3 小結(jié)21-23
• 第3章 熱處理工藝對Cu-0.23Be-0.84Co合金組織性能的影響23-43
• 3.1 時效處理對Cu-0.23Be-0.84Co合金組織性能的影響23-27
• 3.1.1 時效對Cu-0.23Be-0.84Co合金導(dǎo)電率和硬度的影響23-25
• 3.1.2 時效對Cu-0.23Be-0.84Co合金微觀組織的影響25
• 3.1.3 不同制備工藝對Cu-0.23Be-0.84Co合金力學(xué)性能的影響25-27
• 3.2 Cu-0.23Be-0.84Co合金時效過程中析出相演變行為分析27-31
• 3.3 Cu-0.23Be-0.84Co合金的強化機制及粗化行為分析31-35
• 3.3.1 Cu-0.23Be-0.84Co合金時效強化機制分析31-33
• 3.3.2 Cu-0.23Be-0.84Co合金時效過程中的粗化行為分析33-35
• 3.4 Cu-0.23Be-0.84Co合金的時效析出動力學(xué)分析35-41
• 3.4.1 析出相轉(zhuǎn)變比率及其計算36-37
• 3.4.2 析出相動力學(xué)方程及其計算37-40
• 3.4.3 析出轉(zhuǎn)變機制研究40-41
• 3.5 小結(jié)41-43
• 第4章 形變時效對Cu-0.23Be-0.84Co合金組織及性能的影響43-48
• 4.1 試驗過程43
• 4.2 形變時效對Cu-0.23Be-0.84Co合金性能的影響43-44
• 4.3 形變時效對Cu-0.23Be-0.84Co合金微觀組織的影響44-46
• 4.4 Cu-0.23Be-0.84Co合金形變后的不連續(xù)析出46
• 4.5 小結(jié)46-48
• 第5章 Cu-0.23Be-0.84Co合金抗電蝕性能研究48-53
• 5.1 試驗過程48
• 5.2 不同狀態(tài)下Cu-0.23Be-0.84Co合金的電蝕形貌48-50
• 5.3 不同狀態(tài)下Cu-0.23Be-0.84Co合金的燃弧能量50-51
• 5.4 不同狀態(tài)下Cu-0.23Be-0.84Co合金的質(zhì)量損耗量51-52
• 5.5 小結(jié)52-53
• 第6章 結(jié)論53-55
• 參考文獻(xiàn)55-60
• 致謝60-61
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果61

【參考文獻(xiàn)】

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