钢厂连铸用Cu-Co-Be合金结晶器内套研究

论文摘要

通过硬度测试、室温拉伸、电导率测定、金相（OM）、X射线衍射（XRD）、扫描电子分析（SEM）、透射电子分析（TEM）,研究了热锻处理对Cu-Co-Be合金固溶时效态合金组织与性能的影响,确定了合金的最佳热处理工艺。根据Avrami相变动力学经验方程,推导出了合金在450℃时效的相变动力学方程。通过XRD定量计算确定时效析出CoBe相的变化量,同时通过定量计算对强化机制进行定量探讨。研究结果表明:1.铸态Cu-Co-Be合金的最佳热处理工艺为920℃/1h固溶,水淬,450℃/4h时效。此工艺条件下合金的抗拉强度、屈服强度、延伸率、硬度和电导率分别为:712MPa, 445MPa,15.6%,211HB,39.3%IACS。2.锻态Cu-Co-Be合金的最佳热处理工艺为920℃/1h固溶,水淬,450℃/4h时效。此工艺条件下合金的抗拉强度、屈服强度、延伸率、硬度和电导率分别为:735MPa, 481MPa,4.9%,217HB,39.9%IACS。3.铸态Cu-Co-Be合金主要强化机制为时效后析出CoBe粒子的沉淀强化,峰时效状态下,析出CoBe相的质量分数为1.23%;同时由于CoBe沉淀强化引起屈服强度增加的理论计算值与材料实测值相差不大。锻态Cu-Co-Be合金强化机制还包括细晶强化。4.由电导率与新相的转变体积分数之间的线性关系可以得出,电导率符合Avrami相变动力学经验方程。450℃时效的相变动力学方程为:

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 水平连铸技术
• 1.1.1 水平连铸技术简介
• 1.1.2 水平连铸技术的基本原理
• 1.1.3 水平连铸生产设备及工艺发展概况
• 1.2 水平连铸结晶器设计思路
• 1.2.1 现状与特点
• 1.2.2 关键因素分析
• 1.2.3 设计对策
• 1.3 水平连铸液态金属扰动机理分析
• 1.3.1 结晶器内金属流动特点及热交换特点
• 1.3.2 金属液内部热交换
• 1.3.3 结晶器与金属液界面放热
• 1.3.4 拉坯方式的作用机理
• 1.4 结晶器铜板温度及热流密度分布
• 1.4.1 结晶器温度变化规律的研究
• 1.4.2 结晶器温度变化规律
• 1.4.3 结晶器热流密度的计算
• 1.4.4 结晶器热流密度分布规律
• 1.5 连铸结晶器摩擦力研究
• 1.5.1 基于流体润滑模型计算摩擦力
• 1.5.2 经验公式估算摩擦力
• 1.6 连续铸钢机结晶器材质及表面处理
• 1.6.1 结晶器铜套的材质现状
• 1.6.2 铜套镀层
• 1.7 离心铸造水平连铸结晶器Cu-Co-Be内套转速的确定
• 1.8 论文研究的目的意义和主要内容
• 第二章 材料制备与实验方法
• 2.1 材料的制备
• 2.2 固溶时效
• 2.3 常温力学性能测试
• 2.3.1 硬度测试
• 2.3.2 拉伸力学性能
• 2.3.3 电导率测试
• 2.4 显微组织结构分析
• 2.4.1 金相组织观察
• 2.4.2 X射线衍射物相分析
• 2.4.3 扫描电子显微镜观察
• 2.4.4 透射电子显微镜观察
• 第三章 固溶时效处理对铸态合金组织性能的影响
• 3.1 铸态及固溶态Cu-Co-Be合金组织性能研究
• 3.1.1 固溶态Cu-Co-Be合金力学和电学性能
• 3.1.2 铸态及固溶态Cu-Co-Be合金金相组织
• 3.1.3 固溶态合金的TEM分析
• 3.2 时效处理对合金组织性能的影响
• 3.2.1 时效温度对合金力学性能和电学性能的影响
• 3.2.2 时效时间对合金力学性能和电学性能的影响
• 3.2.3 不同时效处理态合金的显微组织结构
• 3.2.4 铸态合金时效组织的TEM分析
• 3.2.5 合金拉伸断口SEM观察
• 3.2.6 时效态合金的XRD分析
• 3.3 分析与讨论
• 3.3.1 合金中的相
• 3.3.2 固溶处理对合金组织和性能的影响
• 3.3.2 时效处理对合金组织和性能的影响
• 3.3.3 固溶及时效处理对合金导电性能的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 固溶时效处理对锻态合金组织性能的影响
• 4.1 锻态及固溶态Cu-Co-Be合金组织性能研究
• 4.1.1 锻态及固溶态Cu-Co-Be合金力学和电学性能
• 4.1.2 锻态及固溶态Cu-Co-Be合金金相组织
• 4.1.3 锻态及固溶态合金中的TEM分析
• 4.2 时效处理对合金组织性能的影响
• 4.2.1 时效温度对合金力学性能和电学性能的影响
• 4.2.2 时效时间对合金力学性能和电学性能的影响
• 4.2.3 锻态合金时效态的显微组织结构
• 4.2.4 锻态合金时效组织的TEM分析
• 4.2.5 不同状态合金的软化温度
• 4.3 分析与讨论
• 4.3.1 合金中的相
• 4.3.2 热锻处理对合金力学性能的影响
• 4.3.3 热锻处理对合金导电性能的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 Cu-Co-Be合金时效强化机制及定量探讨
• 5.1 合金在450℃时效的相变动力学方程
• 5.1.1 合金时效过程中电学性能的变化本质
• 5.1.2 合金时效过程中新相的转变比率的设定及计算
• 5.1.3 Avrami经验方程系数确定
• 5.2 合金强化机制的定量探讨
• 5.2.1 合金时效过程中力学性能的变化本质
• 5.2.2 析出相XRD定量分析
• 5.2.3 Cu-Co-Be合金强化机制的定量探讨
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文