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铝青铜的性能组织及耐磨性

来源:不朽情缘   宣布时间:2019-12-31   点击量:2697

       铝青铜因其优良的耐磨蚀性能而被广泛用于耐磨耐蚀部件,人们为提高其性能进行了大宗的研究事情以适应日益苛刻的摩擦磨损工况,在新型铝青铜的开发以及涂层质料等方面的研究也取得了许多结果。通例铝青铜中铝的含量(质量分数,%,下同)为5%~12%,不朽情缘铜合金开发的新型高铝青铜(Cu-14%Al-X)中的Al含量被提高到了14%~15%,还加入Fe、Ni、Mn、Co以及稀土等元素,热处理后可获得理想的组织,其物理、化学、机械与摩擦磨损等性能均有明显提高,可替代高合金工具钢在大型金属拉延模具上推广应用。本文运用组织结构剖析手段系统研究了新型高铝青铜中合金元素的漫衍、析出相特征及其热处理前后的变革,并将组织变革与其磨损性能联系起来,比照常用铝青铜(QAl9-4)剖析了新型高铝青铜耐磨性提高的原因。

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铝青铜的性能组织

      1、新型高铝青铜试样为铸态和热处理态,其主要化学身分为14.2%Al、3.5%Fe、0.6%Mn、0.4%Ni、0.8%Co、0.2%Zn、0.06%稀土、余量Cu。铸态铝青铜(QAl9-4)主要化学身分为9.2%Al、3.6%Fe、余量Cu。

      2、试验质料用中频炉熔炼,1200℃出炉,1150℃浇注,砂型铸造成型。高铝青铜的热处理工艺为920℃×2h(油淬)+580℃×3h(空冷)。金相试样尺寸为10mm×10mm×10mm;磨损试样尺寸为50mm×25mm×10mm,外貌粗糙度Ra=0.4μm。用电子探针定点测定试样的微区身分;用X射线衍射仪测定试样的相组成;用金相显微镜视察组织形貌;用标准定量金相法测定κ相的相对含量;通过电解深浸蚀法制样,用扫描电镜拍摄试样中相的立体形貌。

      3、用洛氏硬度计测定各相显微硬度;用往复式磨损试验机进行磨损试验,偶件为6mm的Si3N4陶瓷球,磨痕长度为40mm,往复频率为50r/min,磨损的总行程480m,载荷为15~29N。磨损量由磨损质量损失法求得,并用2201型外貌形貌仪测定磨痕宽度进行复验,所有磨损试验数据均为3次试验结果的平均值。

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铝青铜的磨损性能

    1、高铝青铜与铝青铜在干摩擦状态下的磨损量与载荷的关系,磨损量均随载荷的增大而增加,呈线性关系,切合Rabinowicz的磨粒磨损简化模型。关于高铝青铜来说,岂论是否经过热处理,磨损量都比相同条件下铝青铜的磨损量小得多,说明在干摩擦条件下。

   2、高铝青铜由于具有更高的硬度和强度(σb=564MPa),因而具有更好的耐磨性能。高铝青铜热处理后的耐磨性比铸态有所提高,这是因为κ相虽有减少,但Fe转移到基体中使基体获得强化,硬度增加从而提高了整体质料抗犁削的能力。

   3、Rabinowicz式指出磨损失重与硬度成反比。测得载荷从15N到29N的高铝青铜铸态和热处理态的平均质量损失为7.45mg与6.73mg,其比值为1.14,两者基体的显微硬度为190HV0.2及220HV0.2,比值的倒数为1.16,标明铝青铜耐磨性的提高是质料硬度增加的结果,铝青铜与Si3N4球磨损的机制切合磨粒磨损的特点。

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