固溶時效對新型Cu-Al-Fe-x合金摩擦磨損性能的影響
發(fā)布人：上海艾荔艾合金股份有限公司www.shailiai.cn
更新時間：2016-04-14
本文研究了一種Cu-Al-Fe-Be系鋁青銅，并選擇合適的熱處理強化制度，綜合研究合金的綜合力學性能，并著重考察各態(tài)合金在干摩擦磨損條件下的磨損行為，研究其摩擦磨損機理，同時把該新型合金與傳統(tǒng)Cu-Al-Fe-Ni青銅合金進行對比研究，以驗證該合金的優(yōu)劣。
? ? 鋁青銅因其特殊的性能，已廣泛應用于鐵路、航空、海域等領域。如導熱性好，在高速列車上代替錳鎳鉻系鋼用作異步電動機護環(huán)材料，克服因電動機轉子頻繁溫度升降引起的護環(huán)熱應力疲勞破壞，因減磨性好，鋁青銅粉體噴涂于鎳基合金表面以減小航空航天器等領域中具有強烈振動的機器間因微動磨損產(chǎn)生的微裂紋，調整機件的抗微動磨損性能。因具有高的強度和耐蝕性被大量應用于海軍潛艇和艦船方面的一些關鍵零部件上。近年來，科研工作者積極致力于新型耐磨鋁青銅的研究開發(fā)。隨著耐磨、耐蝕性材料需求的多元化，鋁青銅的成分也變得復雜化；同時，各種強化鋁青銅合金的新工藝也被大量地研究。Be在低溫下只有少部分溶入銅中形成低鈹含量的固溶體，部分與其他金屬形成金屬化合物，從而能顯著提高合金的強度、硬度、熱強度和高溫抗氧化性。但Be有劇毒，且成本較高，因此在鋁青銅合金中加入一定量Be形成復雜青銅合金的研究較少。此外，含Be鋁青銅不像鉛－錫青銅一樣含有固體潤滑劑－鉛，因此在相同的工況條件下，鋁青銅的摩擦磨損機理應該與鉛－錫青銅不同。目前對含Be鋁青銅摩擦磨損行為進行的探討還比較少。本文研究了一種Cu-Al-Fe-Be系鋁青銅，并選擇合適的熱處理強化制度，綜合研究合金的綜合力學性能，并著重考察各態(tài)合金在干摩擦磨損條件下的磨損行為，研究其摩擦磨損機理，同時把該新型合金與傳統(tǒng)Cu-Al-Fe-Ni青銅合金進行對比研究，以驗證該合金的優(yōu)劣。?? ??
? ? Cu-Al-Fe-Be的合金成分為（質量分數(shù)，%）：10.5~11.5Al，4.0~5.0Fe，0.4Be，0.2La，0.2Ce，其他元素0.04~0.06，Cu余量。Cu-Al-Fe-Ni青銅合金的合金成分為（質量分數(shù)，%）：0.5~12.0Al，4.5~5.0Fe， 0.2La，0.2Ce，4.5Ni，其他元素0.04~0.08，Cu余量。?
? ? 所選原料分別為工業(yè)電解陰極純銅Cu-CATH-2，純鋁(99.5以上)、純鐵粉含w(C)<0.01%，電解Ni(Ni9950)，Be采用3.8wt%的中間合金，稀土采用鑭和鈰的同比等量混合物，其余為添加或熔煉帶入的微量元素。采用中頻感應爐在非真空條件下進行熔煉。含Be鋁青銅合金用冰晶石作為覆蓋劑，含Ni鋁青銅用90%的玻璃和10%石灰石的混合物作為覆蓋劑。采用一次性熔煉方法，但在加料順序上均是先熔制Al-Fe中間合金，再加入其余合金進行熔煉，混合稀土在出爐澆注前用銅箔(或鋁箔)包裹好加入。在熔煉過程中使用雙鉑銠熱電偶測溫，以便嚴格控制各組分的加入溫度、加入順序、添加量、添加方法和熔化速度。經(jīng)過通氮氣精煉后，出爐澆注到金屬型模具中鑄成毛坯，Cu-Al-Fe-Be合金保證澆注溫度為1170～1180℃，Cu-Al-Fe-Ni合金保證澆注溫度為1200～1250℃。為考察固溶時效對合金綜合性能的影響，兩種合金均經(jīng)950℃×2h水淬處理。然后再分別在350、450、500和600℃進行人工時效，每一溫度下的時效時間分別取2、4和6h。?
? ? 固溶時效能夠顯著改善含Be鋁青銅合金的塑性，同時合金的強度、硬度并沒有出現(xiàn)明顯的下降，基本保持固溶淬火后的水平。從“高強高導”的角度出發(fā)，本研究中Be鋁青銅合金理想的熱處理工藝為950℃×2h淬火，然后經(jīng)350℃×2h后水冷時效；含Ni鋁青銅合金理想的熱處理強化工藝為950℃×2h淬火，然后經(jīng)450℃×2h后水冷時效。兩種鑄態(tài)鋁青銅合金在摩擦磨損過程中，由于平衡組織中大量硬質相的存在，如γ2相，使合金的磨損主要以磨粒磨損為主；隨熱處理的進行和載荷及滑動速度的增加，合金磨損以粘著磨損和氧化磨損為主。固溶時效能夠在保持合金強度及電導率的前提下，最大限度的提高鋁青銅合金的摩擦磨損性能。兩種合金不同制度下的摩擦磨損行為表明，含Be鋁青銅在低速低載下的摩擦磨損行為與高速高載下的行為變化不大，且波動性較小，而含Ni鋁青銅受載荷及速度的影響較大，波動性也更大，說明含Be鋁青銅的摩擦磨損性能較Ni鋁青銅優(yōu)越。此外，含Be鋁青銅在350℃×2h時效制度下的磨損行為最好，而含Ni鋁青銅在450℃×2h時效制度下的磨損行為最佳，此研究能為耐磨鋁青銅合金的研究提供一定的參考價值。作為值得信賴的合作伙伴和高品質金屬合金的半成品供應商，艾荔艾擁有完善的服務體系和專業(yè)的團隊。在同客戶交易的過程中，我們力求根據(jù)不同的應用需求將我們的產(chǎn)品做到精益求精。針對當前和未來的市場需求，艾荔艾致力于為客戶提供最佳的金屬材料解決方案。
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