新型Cu-Zn-Al-Ni合金材料制备及组织性能研究

论文摘要

本文以Cu-Zn-Al为研究对象,通过添加适量的合金元素Ni,采用铸锭冶金法制备了一种新型铜基弹性合金Cu-Zn-Al-Ni。通过金相（OM）组织观察、室温拉伸、硬度测试、导电率测量、X射线分析（XRD）和能谱分析（EDS）等方法研究了合金元素Ni对Cu-Zn-Al合金组织结构、力学性能、导电性能及其耐腐蚀性能的影响规律,并从理论上加以解释说明。研究结果表明:（1）Ni能显著细化合金晶粒,提高合金综合力学性能,而导电性能下降较小。此外,Ni元素的加入还提高了合金再结晶温度。（2）通过对不同变形量条件下镍铝黄铜的等温退火试验,建立了再结晶退火时布氏硬度与退火温度、变形量之间的数学模型:式中:y为合金的布氏硬度值,x为退火温度（℃）,ε为预变形程度（%）（3）再结晶退火过程中镍铝黄铜开始再结晶温度与冷变形量之间基本呈指数衰减趋势,经拟合分析得出其相互影响关系的数学模型,即: T = 442.86*exp（-ε/8.91）+ 256.94式中:T为开始再结晶温度（℃）,ε为预变形程度（%）（4）镍铝黄铜随固溶、时效温度提高和时间延长,其抗拉强度与硬度呈先增后减趋势。在本实验条件下,Cu-Zn-Al-Ni合金的较合理固溶处理工艺为950℃×45min,时效处理工艺为400℃×8h。（5）镍铝黄铜铸态耐蚀性能比热轧、冷轧态的更好。XRD衍射发现:腐蚀产物的衍射结果中并无Al元素存在。原因是Al在腐蚀过程中形成了铝的氧化物,此钝化层能很好的保护基体,从而减小腐蚀作用提高合金耐蚀性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 铜基弹性合金的概述
• 1.2.1 铜基弹性合金主要性能及要求
• 1.2.2 铜基弹性合金分类
• 1.2.3 铜基弹性合金弹性模量的影响因素及其常用强化方式
• 1.3 黄铜概述
• 1.3.1 普通黄铜
• 1.3.2 复杂黄铜
• 1.3.3 黄铜脱锌腐蚀
• 1.4 Cu-Zn-Al 系合金的应用及研究现状
• 1.4.1 Cu-Zn-Al 系合金的强化机制
• 1.4.2 Cu-Zn-Al 系合金的合金化
• 1.4.3 Cu-Zn-Al 系合金的热处理
• 1.5 课题研究目标、研究内容、创新点及难点
• 1.5.1 研究目标
• 1.5.2 研究内容
• 1.5.3 课题创新点及难点
• 第二章 材料制备与实验方法
• 2.1 实验准备
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验方案
• 2.2 实验过程
• 2.2.1 熔铸
• 2.2.2 热轧
• 2.2.3 坯料退火
• 2.2.4 冷轧
• 2.2.5 冷轧中间退火
• 2.2.6 固溶时效
• 2.2.7 脱锌腐蚀
• 2.3 性能检测
• 2.3.1 金相组织观察
• 2.3.2 力学性能检测
• 2.3.3 电导率的测定
• 2.3.4 弹性比功
• 2.3.5 物相及断口形貌分析
• 第三章 合金元素Ni 对铝黄铜组织性能的影响
• 3.1 Ni 元素对铸态Cu-Zn-Al 组织性能影响分析
• 3.1.1 铸态Cu-Zn-Al-Ni 组织分析
• 3.1.2 铸态Cu-Zn-Al-Ni 力学性能分析
• 3.1.3 铸态Cu-Zn-Al-Ni 电学性能分析
• 3.2 Ni 元素对热轧态Cu-Zn-Al 组织性能影响分析
• 3.2.1 热轧态Cu-Zn-Al-Ni 组织分析
• 3.2.2 热轧态Cu-Zn-Al-Ni 力学性能分析
• 3.2.3 热轧态Cu-Zn-Al-Ni 电学性能分析
• 3.3 Ni 元素对冷轧态Cu-Zn-Al 组织性能影响分析
• 3.3.1 冷轧态Cu-Zn-Al-Ni 组织分析
• 3.3.2 冷轧态Cu-Zn-Al-Ni 力学性能分析
• 3.4 第二次冷轧态Cu-Zn-Al-Ni 组织性能分析
• 3.4.1 第二次冷轧态Cu-Zn-Al-Ni 宏观组织分析
• 3.4.2 第二次冷轧态Cu-Zn-Al-Ni 力学性能分析
• 3.4.3 第二次冷轧态Cu-Zn-Al-Ni 导电性能分析
• 3.4.4 第二次冷轧态Cu-Zn-Al-Ni 弹性模量
• 3.5 X-衍射及能谱分析
• 3.5.1 X 射线衍射相分析（XRD）
• 3.5.2 能谱分析（EDS）
• 第四章 Cu-Zn-Al-Ni 合金再结晶试验研究
• 4.1 Cu-Zn-Al-Ni 再结晶动力学试验
• 4.1.1 试验材料与方法
• 4.1.2 试验结果与分析
• 4.2 冷轧中间退火态Cu-Zn-Al-Ni 组织性能分析
• 第五章 固溶时效对Cu-Zn-Al-Ni 组织性能的影响
• 5.1 固溶处理对Cu-Zn-Al-Ni 显微组织的影响
• 5.1.1 固溶温度对Cu-Zn-Al-Ni 显微组织的影响
• 5.1.2 固溶时间对Cu-Zn-Al-Ni 显微组织的影响
• 5.2 固溶处理对Cu-Zn-Al-Ni 力学性能的影响
• 5.2.1 固溶温度对Cu-Zn-Al-Ni 力学性能的影响
• 5.2.2 固溶时间对Cu-Zn-Al-Ni 力学性能的影响
• 5.3 扫描电镜及能谱分析
• 5.4 时效处理对Cu-Zn-Al-Ni 组织的影响
• 5.4.1 时效温度对Cu-Zn-Al-Ni 组织的影响
• 5.4.2 时效时间对Cu-Zn-Al-Ni 组织的影响
• 5.5 时效处理对Cu-Zn-Al-Ni 力学性能的影响
• 5.5.1 时效温度对Cu-Zn-Al-Ni 力学性能的影响
• 5.5.2 时效时间对Cu-Zn-Al-Ni 力学性能的影响
• 5.6 XRD 物相分析
• 5.7 Cu-Zn-Al-Ni 拉伸断口扫描电镜分析
• 第六章 Cu-Zn-Al-Ni 合金脱锌腐蚀研究
• 6.1 Cu-Zn-Al-Ni 脱锌腐蚀试验方法
• 6.2 Cu-Zn-Al-Ni 静态腐蚀数据及分析
• 6.3 Cu-Zn-Al-Ni 腐蚀产物X-衍射分析
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历