强力旋压QSn7-0.2合金微观组织与力学性能的研究

作     者：席奇豪 

作者单位：中北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：樊文欣;张保成

授予年度：2017年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：铜合金 旋压工艺 塑性变形 力学性能 微观组织 变形机理 

摘      要：近年来,铜合金以其优良的力学性能和物理性能被广泛应用,优化铜合金的强度和塑性一直以来都是科学研究的热点。目前,主要是采取塑性变形工艺制备细晶材料来改善材料的强度和塑性,而强力旋压塑性变形主要依靠旋轮从工件的表面对材料施加巨大的成形力,使材料发生较大塑性变形,实现晶粒细化,从而有效地提高金属材料的综合力学性能。金属材料通过塑性变形不仅能改变坯料的外形和尺寸,而且还可以改变坯料的微观组织,微观组织不仅影响材料的成形过程,还对产品的性能产生重要影响,因此控制不同旋压成形工艺参数,便可以实现对产品微观组织及性能的控制,从而达到优化材料性能的目的。本文以QSn7-0.2锡青铜为研究对象,先后探讨了旋压工艺和退火工艺对锡青铜合金的显微结构、力学性能及变形机理产生的不同程度的影响。本试验采用布氏硬度测试仪、万能拉伸试验机、超景深显微镜和扫描电子显微镜对不同旋压工艺下试件的微观结构和力学性能进行了表征分析,揭示强旋工艺参数与微观组织及性能的关系,并分析了微观组织及力学性能存在差异性的原因,获得了减薄率、进给比、首轮压下量、退火温度及保温时间对旋后试件的硬度、力学性能及平均晶粒尺寸的影响规律,为提高产品质量,延长连杆衬套使用寿命以及对强旋工艺的制定提供实验和理论指导。结果表明:在强旋过程中,随着减薄率的增大,晶粒尺寸越来越小,组织中细小条状的晶粒分布散乱,经过强力旋压后的锡青铜合金拥有相对较小的晶粒尺寸约为2.95μm;不同进给比下,晶粒尺寸可达到约为4.01μm,不同首轮压下量下,晶粒尺寸可达到约为3.61μm;较小的晶粒和较高的缺陷密度有助于增加材料的强度,旋压阶段变形机理主要是晶体的滑移、转动及位错运动。退火后相同的旋压工艺下材料内部组织变化不明显,但试件退火前后的力学性能差别较大;退火后,组织内平均晶粒尺寸略微偏大,平均晶粒尺寸约为4.05μm,其组织内晶粒的分布更加均匀。