多元铝青铜组织与强韧性关系的研究

作     者：袁泽 

作者单位：兰州理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：路阳;耿志军

授予年度：2006年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：多元铝青铜 熔炼 组织 性能 退火 固溶 时效 

摘      要：近年我国板式换热器行业进口引用了一种高铝青铜模具，可替代35CrMo等铁基合金钢模具。由于该铝青铜模具材料具有强度高、耐磨性好和摩擦系数小等特性，是挤压和拉伸不锈钢器皿的优秀材料。为实现模具材料Cu-wt％Al14-X合金的国产化，本文进行了该合金的组织与强韧性关系等方面的研究： 1．采用适合高铝青铜熔炼的共装熔炼方法，改变了传统的先熔化高熔点金属后熔化低熔点金属的一次熔炼和先制作中间合金再熔炼的二次熔炼方法，有效地避免了由于该合金含铝量高和含Fe、Co、Ni、Mn等高熔点金属引发的在高温加铝产生过热而出现的严重氧化和吸气现象。再并以快速熔炼、及时浇注的工艺措施，可以生产出满足使用要求的Cu-wt％14Al-X青铜铸件;2．本文运用金相、X射线衍射、电子探针、扫描电镜、电解萃取及深侵蚀制样等方法研究了新型高铝青铜Cu-14Al-X的组织。结果表明：合金由α、β、κ及γ相组成，热处理只改变了相量;强化相κ相富集了大量的Co;热处理和铸态合金相比，κ相含量虽然减少，但基体中成分均匀化程度及含Fe量增加、显微硬度也略有提高。 3．多元铝青铜的铸态组织为α+β+κ+γ;铸态下存在不平衡组织、过饱和的难溶元素和枝晶偏析;晶界各枝晶界上还有难溶元素的金属间化合物、杂质相、非金属夹杂等。铸态合金强度硬度高，韧性较低;晶粒大小、α相含量、γ相分布及κ相的等影响铸态合金的性能。晶粒粗大使多元铝青铜的塑性、韧性同时降低;α相含量少、γ相粗大并晶界分布是导致合金脆性的主要原因;κ相主要起弥散强化作用;较大的花状κ相在一定程度上恶化了合金的性能。 4．低温均匀化退火组织仍为α、β、κ、γ;强度硬度高而并未改变且冲击韧性有明显下降的趋势;加热温度变化保温时间不变的均匀化退火实验中，950℃时性能最好。固溶时效对多元铝青铜组织与性能影响的研究表明，固溶温度升高、晶粒长大，κ相和γ相大量溶解;随时效温度升高，强化相由部分析出到完全析出，甚至发生共析反应，导致力学性能降低。进行950℃×2h固溶和500℃×5h时效，可获得β中均匀分布κ相和γ相的组织，具有较优良的综合机械性能。