易切削硅黄铜性能研究

论文摘要

本文选择以Cu-Zn-Si-P作为基础合金,通过添加适量的铝,锡,镍,镧等合金元素,研制出一种新型易切削黄铜,来替代有毒的铅黄铜和昂贵的铋黄铜,同时在此基础上探讨了各合金元素的加入对合金组织结构和性能的影响,并分析了其影响机理。实验采用（1）熔炼-挤压-冷拉法制备了不同配方的合金试样;（2）采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫面电镜和能谱仪对合金的成分、组织结构和表面形貌进行了测试;（3）利用布氏硬度计、切削实验和拉伸试验机测定了合金的硬度、切削性能和力学性能;（4）并通过海水腐蚀和脱锌腐蚀试验对该合金的腐蚀性能进行了量化。主要结论如下:在Cu-Zn-Si-P-Sn-Ni-La合金中随着硅含量的升高合金组织中长条状,针状或爪状α相逐渐减少,灰黑色β相,白色点状β′相和Cu9Si脆性化合物逐渐增多,正是这些相对于α相显硬而脆的相和化合物增多,在一定程度上提高了合金的易切削性能,且在Cu-Zn-0.5%Si-P–Sn-Ni-La合金中α相,β相,白色点状βˋ相和脆性化合物Cu9Si组合达到最佳状态,具有较好的力学性能,切削性能和耐腐蚀性能。对Cu-Zn-0.5%Si-P-Sn-Ni-La合金进行性能检测显示,切削性能到80%左右,挤压态下硬度为140 HB,抗拉强度602 Mpa,延伸率为26.67 %;冷拉态下硬度165 HB,抗拉强度为617 Mpa,延伸率为16% ;退火态下硬度128 HB,抗拉强度为569 Mpa,延伸率为29%。对Cu-Zn-0.5%Si-P-Sn-Ni-La合金进行海水耐腐蚀和脱锌性能试验,结果显示在人造海水腐蚀下挤压态平均失重率0.08 g/m2day,冷拉态平均失重率0.064 g/m2day,脱锌厚度显示铸态为40.7μm,挤压态为96.54μm,冷拉态为92.04μm和退火态为63.32μm,且均好于同等状态下的HPb59-1黄铜。Cu-38.24%Zn-0.5%Si-0.1%P-0.4%Sn-1%Ni-0.06%La合金具有较高的力学性能,切削性和耐腐蚀性,达到了预期的性能指标,可以代替广泛使用的HPb59-1铅黄铜

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 黄铜
• 1.1.1 普通黄铜
• 1.1.2 特殊黄铜
• 1.1.3 合金元素在黄铜中的作用
• 1.2 黄铜的切削加工性能
• 1.2.1 黄铜的切削加工性能
• 1.2.2 影响材料切削加工性能的因素
• 1.3 黄铜的腐蚀
• 1.3.1 黄铜的脱锌
• 1.3.2 黄铜脱锌的机理
• 1.3.3 黄铜脱锌腐蚀的影响因素
• 1.4 易切削黄铜研究现状和趋势
• 1.4.1 国内外研究现状
• 1.4.2 环保合金黄铜发展趋势
• 1.5 选题的内容、技术关键及主要创新点
• 1.5.1 实验的主要研究内容
• 1.5.2 实验主要难点
• 1.5.3 实验主要创新点
• 第二章 实验过程及方法
• 2.1 合金成分设计与优化
• 2.2 实验过程
• 2.2.1 配料
• 2.2.2 熔炼
• 2.2.3 热轧
• 2.2.4 热挤压工艺
• 2.2.5 样品退火
• 2.3 合金的性能检测
• 2.3.1 金相观察
• 2.3.2 合金的硬度观察
• 2.3.3 合金的力学性能
• 2.3.4 耐腐蚀性能
• 2.3.5 切削性能检测
• 2.3.6 扫描电镜
• 2.3.7 能谱分析
• 2.3.8 X 射线衍射相分析
• 第三章 易切削黄铜挤压后组织与性能的研究
• 3.1 优化后成分设计
• 3.2 合金的铸态组织和硬度比较
• 3.2.1 合金的铸态微观组织
• 3.2.2 合金铸态硬度
• 3.3 合金的挤压态组织，硬度与拉伸性能
• 3.3.1 合金挤压态微观组织
• 3.3.2 合金挤压态的力学性能
• 3.3.3 合金挤压态的切削屑
• 3.4 合金的冷拉态组织，硬度与拉伸性能
• 3.4.1 合金冷拉态微观组织
• 3.4.2 合金冷拉态力学性能
• 3.4.3 合金冷拉态切削屑
• 3.5 合金的退火态组织，硬度与拉伸性能
• 3.5.1 合金退火态微观组织
• 3.5.2 合金退火态力学性能
• 3.5.3 合金退火态切削屑
• 3.6 本章小结
• 第四章 易切削黄铜腐蚀性能研究
• 4.1 易切削黄铜腐蚀性能研究
• 4.1.1 人造海水腐蚀试验
• 4.1.2 脱锌腐蚀试验
• 4.1.3 0.06%稀土镧对 Cu-Zn-0.5Si-P-Sn-Ni 合金脱锌厚度的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 新型加钙（Ca）黄铜探索性研究
• 5.1 0.5%钙对 Cu-Zn-0.5Si-P-Sn-Ni-La 合金的微观组织影响
• 5.2 0.5%钙对 Cu-Zn-0.5Si-P-Sn-Ni-La 合金的力学性能影响
• 5.3 0.5%钙对 Cu-Zn-0.5Si-P-Sn-Ni-La-合金的切削性能影响
• 5.4 0.5%钙对 Cu-Zn-0.5Si-P-Sn-Ni-La 合金的脱锌腐蚀影响
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢