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摩擦学学报 2016年第5期36卷 606-613页

作者：王子文陈少华李艳锋黄国杰解浩峰彭丽军米绪军北京有色金属研究总院有色金属材料制备加工国家重点实验室北京100088 中国铝业股份有限公司北京100082

研究了稀土Ce元素对hmn64-8-5-1.5黄铜的组织和室温力学性能以及摩擦学性能的影响。结果表明:添加少量Ce对锰黄铜的物相构成影响较小,因此合金的力学性能变化范围较小。随着合金中Ce质量分数的增加,锰黄铜基体β相和硬质相的晶粒尺寸逐... 详细信息

研究了稀土Ce元素对hmn64-8-5-1.5黄铜的组织和室温力学性能以及摩擦学性能的影响。结果表明:添加少量Ce对锰黄铜的物相构成影响较小,因此合金的力学性能变化范围较小。随着合金中Ce质量分数的增加,锰黄铜基体β相和硬质相的晶粒尺寸逐渐减小,而且硬质相的分布更加均匀弥散,材料的组织结构得到改善,从而提高材料的耐磨损性能。添加质量分数0.25%的Ce,材料的磨损速率减少约19%。在相同工况的干摩擦条件下,随着Ce质量分数的增加,hmn64-8-5-1.5黄铜的主要磨损形式逐步从较严重的疲劳剥层磨损和黏着磨损过渡为轻微的黏着磨损和氧化磨损。

关键词： hmn64-8-5-1.5黄铜稀土Ce 硬质相细化晶粒耐磨损性能

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稀土Ce对高强耐磨锰黄铜组织和性能的影响

稀土Ce对高强耐磨锰黄铜组织和性能的影响

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作者：王子文北京有色金属研究总院

学位级别：硕士

hmn64-8-5-1.5黄铜是一种Cu-Zn-Mn系高强耐磨复杂黄铜,主要用于制备汽车同步器齿环。随着汽车工业的快速发展,对齿环材料的各项性能尤其是耐磨损性能提出了更高的要求。为了提高该锰黄铜材料的耐磨性能,本文通过在原有hmn64-8-5-1.5黄... 详细信息

hmn64-8-5-1.5黄铜是一种Cu-Zn-Mn系高强耐磨复杂黄铜,主要用于制备汽车同步器齿环。随着汽车工业的快速发展,对齿环材料的各项性能尤其是耐磨损性能提出了更高的要求。为了提高该锰黄铜材料的耐磨性能,本文通过在原有hmn64-8-5-1.5黄铜生产工艺基础上,添加不同含量的稀土Ce,然后进行合金的强度、硬度和摩擦学性能测试,结合OM、XRD分析、SEM及能谱分析技术对合金的显微组织进行分析,并且通过分析材料的磨损面和磨损亚表面来研究材料在不同工况条件下的磨损形式和磨损机理。得到的结果如下:制备的Ce含量不同的hmn64-8-5-1.5黄铜组织主要由β相黄铜基体、粗大的[Mn(Fe)]5Si3硬质相、细小的Mn5Si3硬质相以及富铅相构成。在锰黄铜中添加稀土Ce,可以细化合金的基体晶粒,随着Ce含量增加到0.25wt.%,铸态黄铜基体β相晶粒的平均尺寸从1.5μm下降到60μm,挤压态黄铜晶粒尺寸从60μm下降到35μm。添加稀土Ce还可以减小硬质相的尺寸,并且改善其分布状态。添加稀土Ce对hmn64-8-5-1.5黄铜硬度影响较小,不同Ce含量的铸态和挤压态锰黄铜的布氏硬度范围均在22535HB之间。因为黄铜棒材的断裂是由第二相破碎形成韧窝引起的微孔聚集断裂,在锰黄铜中添加稀土Ce,一方面细化基体晶粒,提高合金的力学性能,另一方面增加硬质相的数量,增加拉伸过程中的裂纹源数量,进而降低力学性能,两种因素共同影响材料的力学性能,从而使锰黄铜的强度随Ce含量的增加呈现先下降后上升的趋势,添加0.25wt.%Ce的锰黄铜棒材的抗拉强度约776MPa,屈服强度约614MPa。在锰黄铜中添加Ce可以提高材料的耐磨性能。与不添加Ce的试样相比,在铸态黄铜中,含0.15wt.%Ce的黄铜具有较好的耐磨性能,干摩擦条件下耐磨性能提高约20%;在挤压态黄铜中,含0.25wt.%Ce的试样的耐磨性能较好,干摩擦条件下耐磨性能提高约19%,湿摩擦条件下耐磨性能提高约32%。通过干摩擦磨损试验后进行的磨损表面和亚表面分析可知,锰黄铜与GCr15钢在200N载荷下干摩擦的磨损形式主要是疲劳磨损,并伴有黏着磨损和磨粒磨损等形式,其磨损机制符合剥层磨损的特征。随着试验载荷的增加,锰黄铜的磨损速率急剧增加,材料的磨损形式转变为以黏着磨损为主,在与GCr15钢干摩擦条件下,hmn64-8-5-1.5黄铜的载荷不应超过400N。

关键词： hmn64-8-5-1.5黄铜稀土Ce 硬质相细化晶粒耐磨损性能

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