本文關(guān)鍵詞：硅黃銅的制備及析出相研究

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【摘要】：鉛黃銅以其良好的力學性能、切削性能、耐腐蝕性能而廣泛應用于水管閥門、機械零件等各個領(lǐng)域,但是鉛易析出,對人體有害�？紤]到鉛黃銅的應用價值,尋找一種能替代鉛的環(huán)保元素是必要的。本課題組以硅代替鉛,并添加改良元素鎳,以及錫、磷和鑭等元素,通過熔鑄、熱軋+冷軋的方法制備了無鉛易切削硅黃銅。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:通過前期的研究,我們發(fā)現(xiàn)在硅黃銅中會析出第二相,且第二相主要由Si、Ni和P組成。本課題組研制的硅黃銅的易切削機理是:析出物彌散分布在合金基體中,能產(chǎn)生應力集中,使切屑易于斷裂。由于第二相顆粒析出后能使硅黃銅中溶質(zhì)原子濃度變小,而合金中溶質(zhì)原子濃度的變化可以通過導電率的變化表現(xiàn)出來。故本試驗擬用電阻法來分析第二相析出物的析出規(guī)律。考慮到鑄態(tài)黃銅內(nèi)位錯密度小,不利于第二相的形核與長大,故設置了含有相同成分的軋制態(tài)合金。又溶質(zhì)原子在室溫下擴散慢,析出第二相很困難,所以對合金進行了時效處理。分別對鑄態(tài)和軋制態(tài)硅黃銅進行時效處理,再通過金相顯微鏡觀察,掃描電子顯微鏡檢測,拉伸試驗等手段,討論了時效下硅黃銅的微觀組織和力學性能,得出了以下結(jié)論:(1)通過掃描電鏡檢測發(fā)現(xiàn),隨著時效時間的延長,鑄態(tài)硅黃銅基體中的析出物會增多。不過,在每個時效時間下,鑄態(tài)硅黃銅基體中析出的第二相都很少。對熱軋+冷軋態(tài)黃銅來說,組織沿軋制方向排列的規(guī)律被打破,α相逐漸球化。用EDS進行分析,無論是鑄態(tài)合金還是熱軋+冷軋態(tài)合金,第二相析出物均是Si、Ni、P的富集相,且隨時效時間的延長,析出物中Si、Ni、P的含量均增多。(2)把不同鎳含量的硅黃銅在800℃固溶處理3h后于450℃進行時效處理2h,鑄態(tài)合金的晶界處有析出物,經(jīng)EDS檢測,證實該析出物為α相;且隨著鎳含量的增多,晶界處析出的α相增多,合金的抗拉強度逐漸下降,延伸率則逐漸上升。對熱軋+冷軋態(tài)硅黃銅來說,在鎳含量為0.5%時,合金的抗拉強度最高,鎳含量為0.2%時,抗拉強度最低,延伸率則是在鎳含量為0.2%時最高,在鎳含量為0.5%時最低。(3)把含鎳為0.5%的鑄態(tài)硅黃銅于450℃分別進行時效處理1h、2h、4h和8h,晶界處會析出α相,且隨著時效時間的延長,晶界處析出的α相增多,抗拉強度呈先上升后下降的趨勢,在2h時達到峰值,為455MPa;而延伸率呈先降低后上升的趨勢,在2h時最低,為26.5%。(4)把含鎳為0.5%的熱軋+冷軋態(tài)硅黃銅在800℃固溶處理3h后分別于400℃、450℃和550℃時效處理不同的時間。在同樣的時效時間下,合金于450℃時效時的抗拉強度最高,550℃時效時次之,400℃時的抗拉強度最低;延伸率則是在400℃時最高,在450℃時最低。且無論在哪個溫度下,合金的抗拉強度都是隨時效時間的延長而遞減的,而延伸率是隨時效時間的延長而遞增的。此外,在每個溫度下,隨時效時間的延長,合金的導電率均呈緩慢上升的趨勢。(5)在鑄態(tài)時,隨著時效時間的延長,合金中的導電率會上升,但是上升的幅度很小;在熱軋+冷軋態(tài)時,隨著時效時間的延長,合金的導電率也是上升的,雖然上升的幅度比鑄態(tài)時大,但整體上升得不多。對于熱軋+冷軋態(tài)合金來說,在時效過程中,合金內(nèi)會發(fā)生回復與再結(jié)晶,導致缺陷密度減少,晶界數(shù)增多,這些都會影響到其導電率。在導電率變化范圍不大的情況下,難以分析析出物與導電率的關(guān)系。因此,通過用電阻法分析硅黃銅中第二相析出物的析出規(guī)律在實際操作中難以實現(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】：硅黃銅 第二相 時效 微觀結(jié)構(gòu)
【學位授予單位】：江西理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.11
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 概述9
• 1.2 黃銅的種類與性能9-12
• 1.2.1 普通黃銅的種類與性能9-10
• 1.2.2 特殊黃銅10-12
• 1.3 合金元素在黃銅中的作用12-13
• 1.3.1 錫在黃銅中的作用12
• 1.3.2 鉛在黃銅中的作用12
• 1.3.3 銻在黃銅中的作用12
• 1.3.4 磷在黃銅中的作用12
• 1.3.5 鎳在黃銅中的作用12-13
• 1.3.6 硅在黃銅中的作用13
• 1.3.7 鉍在黃銅中的作用13
• 1.3.8 石墨在黃銅中的作用13
• 1.4 電阻法的原理13-14
• 1.5 硅黃銅的熱處理工藝14-16
• 1.5.1 固溶處理14-15
• 1.5.2 時效處理15-16
• 1.6 無鉛易切削黃銅的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.7 本課題研究的意義和目的18-19
• 1.8 實驗主要創(chuàng)新點19-20
• 第二章 試驗過程與方法20-27
• 2.1 合金成分的設計20
• 2.2 實驗過程20-24
• 2.2.1 熔煉與澆鑄21-22
• 2.2.2 熱軋與冷軋22-23
• 2.2.3 固溶處理23
• 2.2.4 時效處理23-24
• 2.3 合金的性能檢測24-27
• 2.3.1 金相分析24
• 2.3.2 抗拉強度測試24-25
• 2.3.3 導電率測試25
• 2.3.4 掃描電鏡分析25-26
• 2.3.5 能譜分析26-27
• 第三章 硅黃銅的顯微組織、力學性能及導電率分析27-40
• 3.1 合金成分設計27-28
• 3.2 硅黃銅的金相組織分析28-30
• 3.3 硅黃銅的顯微組織分析30-35
• 3.4 硅黃銅的力學性能分析35-37
• 3.5 硅黃銅的導電率分析37-38
• 3.6 本章小結(jié)38-40
• 第四章 軋制態(tài)硅黃銅的顯微組織、力學性能及導電率分析40-49
• 4.1 軋制態(tài)合金的顯微組織分析40-44
• 4.2 軋制態(tài)合金的力學性能分析44-47
• 4.3 軋制態(tài)合金的導電率分析47-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 第五章 結(jié)論49-50
• 參考文獻50-53
• 致謝53-54
• 研究學位期間的研究成果54-55

【引證文獻】

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 宋練鵬;尹志民;羅麗;李振奎;;Cu-Ag、Cu-Zr和Cu-Ag-Zr合金的組織和性能[A];2004年中國材料研討會論文摘要集[C];2004年

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本文編號：822493