等通道轉角擠壓處理鋁青銅合金增強力學性能及摩擦學性能研究.pdf

1、鋁青銅合金具有優(yōu)異的物理、機械性能及耐磨、耐腐蝕性能，是一類綜合性能優(yōu)良的工程材料，廣泛應用于高應力下工作的場合。二十世紀八十年代以來，國內(nèi)外非常重視對鋁青銅合金及其摩擦學特性的研究。目前，主要采用改變鋁青銅合金中微量元素的成分及含量，以改善合金微觀組織的方法提高其摩擦學性能。但是，這種方法對合金摩擦學性能提高程度有限，難以適應更高的要求，因而迫切需要發(fā)展新的技術來改善鋁青銅合金的微觀組織，以進一步提高其摩擦學性能。 等通道轉角

2、擠壓技術(Equal Channel Angular Extrusion，簡寫為ECAE)是通過材料純剪切的大塑性變形途徑來獲得超細晶組織的工藝方法。該工藝可以顯著細化合金晶粒，并提高合金的力學性能。 本文基于微觀組織是影響合金材料綜合性能的關鍵因素，根據(jù)鋁青銅合金的加工特性，利用先進的等通道轉角擠壓技術對兩相鋁青銅合金QA19-4進行熱擠壓處理，以有效地細化合金的微觀組織，進而提高合金的力學性能和摩擦學性能，取得了原創(chuàng)性的研究

3、成果。 第一，采用ECAE熱擠壓工藝對鋁青銅合金進行處理，通過顯微組織觀察，研究了預熱溫度、擠壓道次、摩擦和退火處理對鋁青銅合金顯微組織的影響，確定了鋁青銅合金的ECAE熱擠壓工藝，并且探討了ECAE熱擠壓細化鋁青銅合金組織的作用機理。結果表明：鋁青銅合金晶粒尺寸隨著ECAE擠壓道次增加而逐步減?。粚CAE熱擠壓合金在500℃進行退火處理后，鋁青銅合金發(fā)生再結晶，晶粒被進一步細化。 第二，系統(tǒng)研究了ECAE擠壓后鋁青銅

4、合金硬度及力學性能的變化，闡明了ECAE熱擠壓工藝影響合金力學性能的作用機理。結果表明：由于晶粒細化，鋁青銅合金的硬度和屈服強度均隨著擠壓次數(shù)的增加而增加，ECAE熱擠壓顯著提高了合金的力學性能。 第三，系統(tǒng)研究了ECAE熱擠壓對鋁青銅合金第二相的影響。結果表明：合金中的兩相組織經(jīng)ECAE熱擠壓后被顯著細化，析出的第二相彌散分布于合金基體中；細小的第二相顆粒在ECAE熱擠壓過程中對合金軟基體起到釘扎作用，有助于細化合金的微觀組織

5、，并對合金起到了彌散強化的作用。 第四，系統(tǒng)地研究了ECAE擠壓處理鋁青銅合金在干摩擦和油潤滑條件下的摩擦學性能及磨損形式。結果表明：ECAE工藝顯著提高了鋁青銅合金的摩擦學性能，無論在干摩擦還是油潤滑條件下，經(jīng)過ECAE熱擠壓處理的鋁青銅合金的摩擦學性能均顯著優(yōu)于未經(jīng)過ECAE擠壓處理的鋁青銅合金的摩擦學性能。在干摩擦低載荷條件下，未經(jīng)ECAE熱擠壓處理與經(jīng)ECAE熱擠壓處理鋁青銅合金磨損形式均主要為磨粒磨損，但經(jīng)過ECAE熱

6、擠壓處理后合金表面犁溝深度與寬度隨著擠壓道次的增加而逐步減小；在干摩擦高載荷情況下，未經(jīng)ECAE熱擠壓處理鋁青銅合金磨損形式呈現(xiàn)嚴重磨粒磨損，而合金經(jīng)ECAE熱擠壓處理后，減輕了磨粒磨損。油潤滑時，摩擦副表面形成了油膜，將合金與對摩件表面隔開，潤滑油帶走摩擦熱，因而減輕了粘著磨損及表面疲勞磨損，其主要的磨損形式為輕微磨粒磨損。 第五，探討了ECAE熱擠壓工藝對鋁青銅合金摩擦學性能影響的作用機理。ECAE熱擠壓處理顯著細化了鋁青銅

7、合金的微觀組織，彌散分布的第二相對合金起到強化作用，減少了剝落磨粒的數(shù)量，降低了合金的磨損量；ECAE熱擠壓處理的鋁青銅合金組織細小，強度和硬度高，提高了合金抵抗塑性變形能力，減輕了磨粒對合金表面的犁削作用，提高了合金的摩擦磨損性能。 根據(jù)鋁青銅加工特性首次采用ECAE熱擠壓工藝對鋁青銅合金進行處理，研究了ECAE熱擠壓對鋁青銅合金微觀組織的影響，獲得了ECAE熱擠壓后合金微觀組織與力學性能之間的關系；探討了干摩擦和油潤滑條件下