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普通熔铸与快速凝固Cu-15ni-8Sn-Xsi合金组织结构与性能的研究

普通熔铸与快速凝固Cu-15Ni-8Sn-XSi合金组织结构与性能的研究

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作者：刘施峰中南大学

学位级别：硕士

Cu-15ni-8Sn合金具有高强度、高导率以及较高的热稳定性等一系列优良的特性,是一种很有发展前途的新型铜基弹性材料。但该合金由于合金元素Sn的含量高,采用传统的熔铸方法制备时,凝固过程中Sn易产生严重的枝晶偏析和宏观反偏析。另外,... 详细信息

Cu-15ni-8Sn合金具有高强度、高导率以及较高的热稳定性等一系列优良的特性,是一种很有发展前途的新型铜基弹性材料。但该合金由于合金元素Sn的含量高,采用传统的熔铸方法制备时,凝固过程中Sn易产生严重的枝晶偏析和宏观反偏析。另外,合金时效后期易产生不连续沉淀,导致合金的强度、抗腐蚀性等性能大大降低。针对以上问题,将快速凝固技术引入到合金制备中,同时采取添加第四组元si的措施以期抑制不连续沉淀的产生。本文研究了普通熔铸法和快速凝固法制备的Cu-15ni-8Sn-Xsi合金在组织结构、相组成、相变过程及性能上的特点,进而分析探讨了快速凝固过程以及添加si对合金组织结构与性能的影响及其作用机理,得出了以下几点主要结论: 1、与普通熔铸法相比,采用快速凝固方法制备Cu-15ni-8Sn-Xsi合金可使晶粒得到明显细化,并且能有效抑制Sn元素的枝晶偏析和宏观反偏析,从而使合金组织获得优化。 2、普通熔铸与快速凝固Cu-15ni-8Sn合金中添加si均可以起到晶粒细化的效果。这是由于添加的si与ni结合,形成nisi相和nisi相。其中,nisi相具有与基体相同的结构,并且点阵常数相近,因而具有变质剂的作用,从而使晶粒获得细化。相对于普通熔铸法,采用快速凝固法制备Cu-15ni-8Sn-Xsi合金时,si的晶粒细化作用比较弱,这是由于快速凝固过程中极快的冷却速度使得更多的si固溶于合金基体中,使得生成的ni-si化合物数量较少,并且极快的冷却速度还促使大部分nisi相固溶于合金基体中,从而使得起变质剂作用的nisi相的数量大大减少。 3、850℃×2h固溶处理可使普通熔铸与快速凝固Cu-15ni-8Sn-Xsi铸态合金中的γ相完全溶解于合金基体中。nisi相在固溶处理中可以固溶于基体中,而nisi相相当稳定,850℃固溶处理尚不易将其溶解。对于采用普通熔铸法制备的Cu-15ni-8Sn-Xsi合金,当si含量为0.3时,即由于si与ni结合生成大量的细小nisi相而使合金在固溶处理过程中的晶粒长大趋势受到明显抑制,而对于快速凝固合金,由于极快的冷却速度使较多的si以合金元素的形式固溶于合金基体中,生成的ni-si化合物的数量相对较少,只有当si

关键词： Cu-15ni-8Sn-Xsi合金快速凝固 ni-si化合物晶粒细化不连续沉淀

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