高塑性Sn-62Bi合金的制備及擠壓成形工藝的研究.pdf

1、本文對(duì)高塑性的Sn-62Bi合金錠坯制備和絲材加工進(jìn)行創(chuàng)新探索，采用半固態(tài)成形技術(shù)制備力學(xué)性能優(yōu)異的Sn-62Bi合金鑄錠和絲材。主要研究如下:利用半固態(tài)成形技術(shù)制備出高塑性的半固態(tài)Sn-62Bi合金錠坯，通過(guò)擠壓成形的方式將半固態(tài)Sn-62Bi合金錠坯加工成Sn-62Bi合金絲材。通過(guò)金相顯微鏡、萬(wàn)能力學(xué)拉伸試驗(yàn)機(jī)測(cè)試等設(shè)備和技術(shù)探索了不同固相率下剪切力和作用時(shí)間對(duì)半固態(tài)Sn-62Bi合金組織和塑性的影響。對(duì)半固態(tài)Sn-62Bi合金絲

2、材的顯微組織和性能進(jìn)行了研究。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明:金屬半固態(tài)成形技術(shù)不但可以制備出塊狀初生Bi相尺寸細(xì)小、性能優(yōu)良的半固態(tài)Sn-62Bi合金鑄錠，還可以優(yōu)化Sn-62Bi合金擠壓成形后絲材的性能。在半固態(tài)溫度145℃，攪拌速度為500r·min-1和攪拌時(shí)間為15min的工藝條件下，制備出塊狀Bi初生相尺寸約30μm，分布均勻的半固態(tài)Sn-62Bi合金錠坯，拉伸試驗(yàn)下其延伸率為39.9％，與在180℃下的合金金屬熔液直接水冷凝固而

3、成的試樣相比提高了283.3％。在攪拌溫度為150℃時(shí)，攪拌時(shí)間的延長(zhǎng)能使半固態(tài)漿料的塊狀初生相Bi互相之間增加摩擦和碰撞破碎，促進(jìn)熔體中初生相的形核率，晶粒進(jìn)一步細(xì)化，所制備的半固態(tài)Sn-62Bi合金初生相趨向于細(xì)小的方塊狀且分布均勻，合金伸長(zhǎng)率進(jìn)一步提高。
　　使用一種新型的在坩堝側(cè)翼水平施加超聲波的半固態(tài)攪拌方法來(lái)制備半固態(tài)Sn-62Bi合金。與傳統(tǒng)的普通水冷鑄造方法相比，采用這種特殊的直接超聲波處理方法對(duì)凝固過(guò)程中的Sn-

4、62Bi合金漿料攪拌120s，凝固后合金中的塊狀初生Bi相尺寸更加細(xì)小，分布更加均勻。超聲波攪拌后塊狀初生Bi相的尺寸為20μm到30μm，在145℃超聲波攪拌120s所獲得的合金錠坯經(jīng)過(guò)拉伸試驗(yàn)測(cè)得其延伸率為43.21％，與在180℃下的合金金屬熔液直接水冷凝固而成的試樣相比提高了315％。這說(shuō)明采用這種由坩堝側(cè)翼開(kāi)孔直接施加超聲波攪拌的特殊直接超聲波攪拌法能夠通過(guò)超聲波產(chǎn)生的空化效應(yīng)和聲化效應(yīng)的作用改變初生Bi相的形狀，從而顯著提高

5、Sn-62Bi合金的塑性。
　　設(shè)計(jì)了符合低熔點(diǎn)合金Sn-62Bi合金擠壓成形的裝置并且對(duì)Sn-62Bi合金錠坯進(jìn)行擠壓成形。系統(tǒng)研究了擠壓獲得絲材的組織和力學(xué)性能與擠壓前坯料的組織和力學(xué)性能的關(guān)聯(lián)性。經(jīng)過(guò)擠壓成形獲得絲材的微觀組織與未經(jīng)過(guò)擠壓的棒材組織相比，在強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力作用下塊狀初生Bi相的尺寸大幅度減小，沿?cái)D壓力的方向呈長(zhǎng)條狀分布。擠壓前錠坯的組織如果較為細(xì)小和均勻，使得在擠壓過(guò)程中，坯料所受到的變形抗力小，金屬內(nèi)外流速