等通道轉(zhuǎn)角擠壓處理鋁青銅合金增強(qiáng)力學(xué)性能及摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、鋁青銅合金具有優(yōu)異的物理、機(jī)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(yīng)用于高應(yīng)力下工作的場(chǎng)合。二十世紀(jì)八十年代以來，國內(nèi)外非常重視對(duì)鋁青銅合金及其摩擦學(xué)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(xué)性能。但是，這種方法對(duì)合金摩擦學(xué)性能提高程度有限，難以適應(yīng)更高的要求，因而迫切需要發(fā)展新的技術(shù)來改善鋁青銅合金的微觀組織，以進(jìn)一步提高其摩擦學(xué)性能。 等通道轉(zhuǎn)角

2、擠壓技術(shù)(Equal Channel Angular Extrusion，簡(jiǎn)寫為ECAE)是通過材料純剪切的大塑性變形途徑來獲得超細(xì)晶組織的工藝方法。該工藝可以顯著細(xì)化合金晶粒，并提高合金的力學(xué)性能。 本文基于微觀組織是影響合金材料綜合性能的關(guān)鍵因素，根據(jù)鋁青銅合金的加工特性，利用先進(jìn)的等通道轉(zhuǎn)角擠壓技術(shù)對(duì)兩相鋁青銅合金QA19-4進(jìn)行熱擠壓處理，以有效地細(xì)化合金的微觀組織，進(jìn)而提高合金的力學(xué)性能和摩擦學(xué)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(duì)鋁青銅合金進(jìn)行處理，通過顯微組織觀察，研究了預(yù)熱溫度、擠壓道次、摩擦和退火處理對(duì)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(xì)化鋁青銅合金組織的作用機(jī)理。結(jié)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小；對(duì)ECAE熱擠壓合金在500℃進(jìn)行退火處理后，鋁青銅合金發(fā)生再結(jié)晶，晶粒被進(jìn)一步細(xì)化。 第二，系統(tǒng)研究了ECAE擠壓后鋁青銅

4、合金硬度及力學(xué)性能的變化，闡明了ECAE熱擠壓工藝影響合金力學(xué)性能的作用機(jī)理。結(jié)果表明：由于晶粒細(xì)化，鋁青銅合金的硬度和屈服強(qiáng)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(xué)性能。 第三，系統(tǒng)研究了ECAE熱擠壓對(duì)鋁青銅合金第二相的影響。結(jié)果表明：合金中的兩相組織經(jīng)ECAE熱擠壓后被顯著細(xì)化，析出的第二相彌散分布于合金基體中；細(xì)小的第二相顆粒在ECAE熱擠壓過程中對(duì)合金軟基體起到釘扎作用，有助于細(xì)化合金的微觀組織

5、，并對(duì)合金起到了彌散強(qiáng)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(xué)性能及磨損形式。結(jié)果表明：ECAE工藝顯著提高了鋁青銅合金的摩擦學(xué)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(xué)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(xué)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?。辉诟赡Σ粮咻d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(yán)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(shí)，摩擦副表面形成了油膜，將合金與對(duì)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(duì)鋁青銅合金摩擦學(xué)性能影響的作用機(jī)理。ECAE熱擠壓處理顯著細(xì)化了鋁青銅

7、合金的微觀組織，彌散分布的第二相對(duì)合金起到強(qiáng)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(xì)小，強(qiáng)度和硬度高，提高了合金抵抗塑性變形能力，減輕了磨粒對(duì)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(duì)鋁青銅合金進(jìn)行處理，研究了ECAE熱擠壓對(duì)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(xué)性能之間的關(guān)系；探討了干摩擦和油潤滑條件下