论文部分内容阅读
锡青铜具有良好的耐腐蚀、高强度和耐磨性能,因而被市场上广泛应用于轴承轴套、水龙头开关、高压阀门等领域,但该合金铸造成形存在熔炼温度高、模具寿命短、成分偏析等问题,因此需开发新的成形技术。半固态成形具有工艺流程短,能耗低,设备投资少,可节约成本等优势,因此开展锡青铜半固态成形具有意义和应用价值。本文以ZCuSn10锡青铜为研究对象,利用流变成形技术,通过冷轧-重熔方法制备流变浆料,研究保温温度、保温时间及轧制预变形量等制浆工艺参数和挤压力、挤压速度及模具结构等挤压工艺参数对半固态ZCuSn10合金挤压组织的影响,同时通过金相显微镜(OM)、布氏硬度计、扫描电镜(SEM)和拉伸试验机等设备,对流变挤压铸件组织和性能进行分析,探讨ZCuSn10合金充型流动变形机理和抗拉性能的变化规律。本文的主要研究内容及研究结果如下：(1)不同的制浆工艺参数,得到的ZCuSn10合金挤压组织差异大；这主要表现在挤压组织液相率和固相晶粒尺寸及其圆整度不同等,经实验研究证明得出：加热920℃,保温90min,轧制变形量17%可得到表面光洁、缺陷较少的挤压铸件,其微观组织圆整度好,颗粒细小,固液两相分布均匀,表明ZCuSn10合金具有良好的流变挤压成形性。(2)不同的挤压工艺参数,ZCuSn10合金流动充型变形机理不同,最终使挤压微观组织差异大；经试验研究证明得出：挤压力120T,挤压速率15mm/s,简单结构模具条件下挤压铸件组织较均匀,颗粒较细小；复杂结构模具中间部位直径为φ25mm的挤压铸件组织也相对均匀,但相比简单结构模具挤压铸件组织要差。通过分析其充型流动变形机理可知,这是由于简单结构模具浆料在充型过程中各部分受力均匀,固液两相协同流动,因而得到的组织较均匀。经压头直径为φ2.5mm的布氏硬度计测试：典型部位(a)液态浇注铜合金零件硬度为107.6HBW,液态挤压铜合金零件硬度为110 HBW,表明经过挤压后,铸态ZCuSn10合金硬度提高；液态挤压铜合金零件、挤压半固态简单圆盘铜合金零件和挤压半固态复杂铜合金零件典型部位a、b、c布硬度分别为110 HBW、114HBW、112HBW和145.8HBW、148 HBW、146 HBW 和 125.4 HBW、132 HBW、115 HBW。(3)分析了液态挤压铸态、重熔半固态和热处理前后挤压半固态组织及抗拉性能；结果显示：液态挤压铸态抗拉强度为317.4MPa,延伸率为15.8%,重熔半固态抗拉强度为328.1MPa,延伸率为16%；挤压半固态由于铸造充型过程组织不均,性能差异较大；热处理后,通过α相和α+δ相中Sn含量的改变,使挤压组织得到明显改善,性能提高,其中热处理加热690℃保温100min后空冷的ZCuSn10合金挤压组织改善较好,其抗拉强度由原始各部位强度不均匀趋向于均匀,最终抗拉强度为344.5MPa,延伸率为17.7%。