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1、銅及銅合金由于具有一系列的優(yōu)良性能:電導(dǎo)率與熱導(dǎo)率高、耐腐蝕性能強(qiáng)、加工成型性能好、強(qiáng)度高等,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門獲得了廣泛的應(yīng)用。鉛黃銅因其優(yōu)異的力學(xué)性能和切削性能而廣泛應(yīng)用,由于含有害元素鉛,鉛黃銅的應(yīng)用受到極大限制,研制開發(fā)無鉛易切削黃銅是當(dāng)前世界各國(guó)共同關(guān)注的焦點(diǎn),已成為材料工作者的重要研究課題。因此,論文作者采用熔鑄、擠壓的方法制備了Cu-Zn-Mg、Cu-Zn-Mg-Al和Cu-Zn-Mg-Bi系列鎂黃銅合金,借助光學(xué)顯微鏡
2、、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、差熱分析儀、X射線衍射儀以及硬度計(jì)等手段,研究了鎂對(duì)銅鎂合金相轉(zhuǎn)變、相組成、組織演變、熔點(diǎn)的影響,分析討論了不同鎂含量的鎂黃銅微觀組織、力學(xué)性能、切削性能及耐腐蝕性能,同時(shí)研究了少量鋁、鉍對(duì)鎂黃銅微觀組織、力學(xué)性能、切削性能和耐腐蝕性能的影響,初步探討了鎂黃銅切削機(jī)理和腐蝕機(jī)理。主要結(jié)論如下: 1)針對(duì)目前廣泛使用的Hpb59-1鉛黃銅設(shè)計(jì)了60Cu-Zn-xMg系列合金,研究了合金中α→β相轉(zhuǎn)
3、變過程的微觀組織演變,測(cè)量并分析了鎂含量對(duì)合金相變點(diǎn)和熔點(diǎn)的影響。結(jié)果表明:在60Cu-Zn-xMg合金中,隨著鎂含量的增加,合金物相組織出現(xiàn)變化,由α相和β相雙相組織逐漸變?yōu)槿嘟M織(α相、β相和Cu2Mg相)。當(dāng)鎂黃銅中鎂含量低于0.8wt%時(shí),合金由α和β雙相組成;當(dāng)鎂黃銅中鎂含量大于1.6wt%時(shí),合金由α、β和Cu2Mg三相組成。隨著鎂含量的增加,合金α→β相轉(zhuǎn)變溫度降低。隨著鎂含量的增加,60Cu-Zn-xMg合金熔點(diǎn)呈下降
4、趨勢(shì)。 2)采用熔鑄擠壓的工藝制備了60Cu-Zn-xMg合金,分析了合金微觀組織變化及其力學(xué)性能,同時(shí)研究了添加少量鋁、鉍對(duì)鎂黃銅微觀組織及力學(xué)性能的影響。結(jié)果顯示:60Cu-Zn-xMg三元體系中,當(dāng)鎂含量為1.6wt%時(shí),鎂黃銅綜合力學(xué)性能較好,晶粒較為細(xì)小,細(xì)晶強(qiáng)化明顯,抗拉強(qiáng)度較高。添加微量鉍元素后,鉍顆粒主要分布在β相以及α相與β相交界處,合金塑性有所下降。微量鋁元素的添加,可以使鎂黃銅晶粒細(xì)化,合金強(qiáng)度有一定提高。
5、 3)對(duì)鎂黃銅系列合金的切削性能進(jìn)行了測(cè)試,研究了其它因素對(duì)合金切削性能的影響,并初步探討了合金的切削機(jī)理。結(jié)果表明:60Cu-Zn-xMg三元體系中,隨著鎂含量的增加,合金切屑變小,切削力變小,鎂黃銅切削性能逐漸提高。添加鋁和鉍元素均使鎂黃銅切屑更加細(xì)小,切削力降低,切削性能提高,其中60Cu-Zn-2.4Mg-0.3Al的切削性較好。切深對(duì)合金切削力影響較大,其次是進(jìn)給量,切削速度影響較小。根據(jù)Griffith的脆性斷裂理論
6、計(jì)算出含Cu2Mg相顆粒的臨界尺寸為0.70μm。 4)通過分析合金的脫鋅層厚度來評(píng)判鎂黃銅的耐腐蝕性能,初步研究了不同合金元素對(duì)合金腐蝕性能的影響。結(jié)果顯示:在60Cu-Zn-xMg_元合金中,隨著鎂含量的增加,脫鋅層厚度增加,鎂黃銅耐腐蝕性能下降。添加少量鋁元素的60Cu-Zn-2.4Mg-0.3Al合金耐腐蝕性能較好。 5)通過優(yōu)化60Cu-Zn-xMg體系中鎂的含量,根據(jù)所制備合金的力學(xué)性能、切削性能和腐蝕性能,
7、優(yōu)化鎂元素含量。結(jié)果表明:60Cu-Zn-xMg三元體系中,添加2.4wt%Mg合金綜合性能優(yōu)良,抗拉強(qiáng)度為494.39MPa,屈服強(qiáng)度為388.56Mpa,伸長(zhǎng)率為9.03%,硬度HV為139.5,切屑細(xì)小,呈碎塊狀,顆粒大小較為均勻,約為0.5mm,切削性能較好,橫向和縱向平均腐蝕深度為863.8μm和1213.8μm(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB10119-88)。 6)在最優(yōu)化60Cu-Zn-xMg體系合金的基礎(chǔ)上,對(duì)比研究了添加少量鋁
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