高錳鋁青銅合金的微合金化與性能初步研究.pdf

1、高錳鋁青銅是在普通鋁青銅的基礎(chǔ)上，加入錳元素以進(jìn)一步提高其強(qiáng)度且不降低其塑性而形成的一類合金，它具有優(yōu)良的力學(xué)、抗蝕與耐磨性能，是綜合性能優(yōu)良的工程材料，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、飛機(jī)和汽車制造業(yè)、船舶和海洋工業(yè)、鐵道和機(jī)車工程以及建筑工業(yè)等高應(yīng)力條件下工作的耐磨件。本文針對(duì)高錳鋁青銅合金的微合金化和鑄造工藝進(jìn)行了研究探索，對(duì)其組織結(jié)構(gòu)、硬度、耐磨性以及耐腐蝕性進(jìn)行了研究。所取得的創(chuàng)新成果如下:
　　 鍶微合金化鑄態(tài)高錳鋁青銅(Cu-1

2、1.63Mn-7.06Al-3.36Fe-1.87Ni-0.029Sr)與未微合金化鑄態(tài)高錳鋁青銅(Cu-12.05Mn-7.08Al-3.23Fe-2.04Ni)相比，其相組成未發(fā)生變化，仍由基體α相+K相組成，但由于鍶元素的變質(zhì)作用，使其晶粒變的較細(xì)，K相體積變小且分布更加均勻。K相的彌散強(qiáng)化作用使其硬度由169.7HV提高到191HV，抗拉強(qiáng)度由586.84MPa提高到608.55MPa，且具有更高的抗均勻腐蝕性能和電化學(xué)腐蝕性能

3、(在3.5％NaCl水溶液下腐蝕速率分別降低5.3％和10.5％)。合金硬度的提高，Sr的凈化熔體作用等使得該合金的摩擦系數(shù)降低10.6％，耐磨性提高。
　　 鈧、鋯和鍶復(fù)合微合金化的鑄態(tài)高錳鋁青銅(Cu-12.18Mn-7.46Al-2.99Fe-1.85Ni-0.029Sr-0.045Zr-0.034Sc)與未微合金化的鑄態(tài)高錳鋁青銅(Cu-12.05Mn-7.08A1-3.23Fe-2.04Ni)相比，由于微合金元素Sc、

4、Zr的細(xì)化晶粒和抑制晶粒長(zhǎng)大的作用，其α相和K相均明顯細(xì)化，且K相分布更加均勻。組織細(xì)化以及K相的彌散強(qiáng)化使得該合金硬度由169.7HV提高到248.2HV，抗拉強(qiáng)度由586.84MPa提高到757.49MPa，且使其具有更高的抗均勻腐蝕性能和電化學(xué)腐蝕性能（在3.5％NaCl水溶液下腐蝕速率分別降低8％和11％）。合金硬度的提高、Sc的細(xì)化鑄錠晶粒作用以及Sr的凈化熔體作用等使得合金的摩擦系數(shù)降低17％，耐磨性提高。
　　 鈦

5、、硼和鍶復(fù)合微合金化的鑄態(tài)高錳鋁青銅(Cu-11.81Mn-7.01Al-3.81Fe-1.76Ni-0.029Sr-0.045Ti-0.0095B)與未微合金化的鑄態(tài)高錳鋁青銅(Cu-12.05Mn-7.08A1-3.23Fe-2.04Ni)相比，其相組成未發(fā)生變化，仍由基體α相+K相組成，但由于Ti、B形成的TiB2等高熔點(diǎn)物相的非均質(zhì)形核作用，該合金α相和K相均明顯細(xì)化，且K相分布更加均勻。組織細(xì)化、Ti的固溶強(qiáng)化作用以及K相的彌

6、散強(qiáng)化作用使該合金的硬度由169.7HV提高到215.1HV，抗拉強(qiáng)度由586.84MPa提高到742.17MPa，且使其具有更高的抗均勻腐蝕性能和電化學(xué)腐蝕性能（在3.5％NaCl水溶液下腐蝕速率分別降低5.6％和11.4％）。合金硬度和機(jī)械強(qiáng)度的提高以及Sr的凈化熔體作用使合金的摩擦系數(shù)降低9.5％，耐磨性提高。
　　 本文的研究成果為高錳鋁青銅的微合金化提供了幾種效果較好的方案，為改善高錳鋁青銅合金性能提供了理論的技術(shù)依據(jù)