高性能耐磨錫青銅合金及其先進(jìn)制備加工技術(shù)研究.pdf

1、耐磨錫青銅合金因具有良好的耐磨耐蝕性、抗磁性和低溫韌性，主要用于制作軸承、葉輪、軸套等耐磨零件。隨著工業(yè)用錫青銅合金（3-14wt.％Sn）中錫含量的增加，合金耐磨性能提高，但密度、塑性指標(biāo)下降。對(duì)于錫含量大于8%的錫青銅合金，采用傳統(tǒng)熔鑄工藝制備的合金存在致密度低、縮松裂紋等缺陷較多、偏析嚴(yán)重等問(wèn)題，同時(shí)由于錫含量較高，合金塑性極差，難以通過(guò)塑性成形工藝提高合金性能和組織。因此，迫切需要尋求一種針對(duì)錫含量大于8%的高錫耐磨錫青銅合金的

2、先進(jìn)制備加工技術(shù)，同步改善其致密度和偏析狀況。
　　本文以錫含量為8%-12%的 Cu-10Sn-4Ni-3Pb錫青銅合金為研究對(duì)象，開(kāi)展了 Cu-10Sn-4Ni-3Pb錫青銅合金傳統(tǒng)熔鑄工藝試驗(yàn)、不同單位擠壓力下凝固結(jié)晶試驗(yàn)，并對(duì)680MPa單位擠壓力下制備的合金進(jìn)行了不同均勻化退火試驗(yàn)，考察退火工藝對(duì)合金枝晶偏析的改善程度；對(duì)不同工藝制備的鑄態(tài)、擠壓態(tài)和退火態(tài)錫青銅合金主要性能（密度、硬度、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率等）進(jìn)行了測(cè)試，利

3、用OLYMPUSPMG3型倒置式光學(xué)金相顯微鏡（OM）、JSM-5610LV掃描電子顯微鏡（SEM）及配備的EDAX能譜儀、JEM-2100透射電子顯微鏡（TEM）進(jìn)行了微觀組織觀察和分析。
　　研究結(jié)果表明：
　　采用壓力下凝固結(jié)晶工藝制備的 Cu-10Sn-4Ni-3Pb合金性能優(yōu)于傳統(tǒng)熔鑄工藝制備的鑄態(tài)合金性能，且性能隨著單位擠壓力的升高而增加；較之鑄態(tài)組織為α-Cu基體+（α+δ）共析體和Pb單質(zhì)相，樹(shù)枝晶明顯，擠壓

4、態(tài)組織中樹(shù)枝晶隨著壓力的增加逐漸得到消除。在試驗(yàn)范圍內(nèi)，680MPa單位擠壓力下制備的合金綜合性能得到顯著改善，晶粒細(xì)化明顯，其中合金密度和硬度較鑄態(tài)分別提高了3.4%和29.3%，抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率分別增加了53%和42.9%；合金經(jīng)均勻化退火處理后枝晶偏析得到進(jìn)一步改善，其中經(jīng)750℃×8h退火后合金中出現(xiàn)大量退火孿晶，鉛顆粒彌散分布在晶粒和晶界處。在試驗(yàn)范圍內(nèi)，建議 Cu-10Sn-4Ni-3Pb合金采用的均勻化退火工藝參數(shù)為750