晶粒尺寸与温度对铜锌合金力学性能影响的研究

摘要

铜锌合金因其具有良好的综合力学性能、耐蚀性强，被广泛应用于交通、电子电讯、国防、建筑等各类领域，其中 H62黄铜是一种典型的铜锌合金，有商业黄铜之称。如何提高铜锌合金的强度而不损失其良好的塑性是铜锌合金得以进一步应用的关键；另外，介于黄铜应用环境的复杂多变，在不同温度环境下铜锌合金力学性能将如何变化也是亟待研究的科学问题。
　　本文使用普通商用H62铜锌合金进行了80％形变量的冷轧变形，对冷轧变形铜锌合金进行不同时间、不同温度的退火处理，然后运用显微硬度计、拉伸试验机、金相显微镜（OM）、透射电子显微技术（TEM）研究了不同退火工艺下冷轧铜锌合金微观组织的变化和力学性能，并对退火得到的不同晶粒尺寸的铜锌合金在不同温度不同拉伸速率下进行拉伸力学性能测试，阐述了形变速率和形变温度对铜锌合金力学性能的影响。同时通过电子背散射衍射技术（EBSD）和TEM分析，探讨了铜锌合金形变过程中形变孪晶的强韧化机理，分析了温度对不同晶粒尺寸铜锌合金加工硬化的影响。得出了以下结论：
　　①普通的冷轧加工可以制备出含纳米孪晶结构的形变铜锌合金。形变铜锌合金在不同温度退火可以制备出不同晶粒尺寸的铜锌合金，低温（250℃）退火后可以得到超细晶（UFG）组织，其中ɑ相中仍存在很多片层间距为纳米尺度的形变孪晶；高温（550℃）退火后可以得到粗晶（CG）组织。
　　②冷轧铜锌合金低温退火（退火温度为150℃~280℃）时出现了退火硬化现象。150℃的退火样品强度升高、塑性降低；300℃的退火样品具有较好的综合力学性能。
　　③在高温下拉伸，粗晶铜锌合金随温度升高强度塑性都下降，290℃拉伸时，塑性下降明显；超细晶铜锌合金随温度升高，强度降低，塑性升高。
　　④低温拉伸时，随温度降低，铜锌合金强度升高，塑性也增加；铜锌合金加工硬化率随拉伸温度的降低而升高；在形变初期，超细晶铜锌合金的加工硬化率高于粗晶铜锌合金的加工硬化率。低温下形变，铜锌合金ɑ相中产生大量的纳米孪晶。

目录

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目录

1 绪 论

1.1 引言

1.2 细晶强化

1.3 加工硬化

1.4 纳米孪晶材料

1.5 退火硬化

1.6 课题研究意义与内容

2 实验材料及方法

2.1 实验材料

2.2 实验材料的制备和处理

2.3 力学性能试验

2.4 微观组织分析

2.5 本章小结

3 铜锌合金轧制与退火后的微观组织结构

3.1 铜锌合金的相成分和组织

3.2 形变铜锌合金的微观组织

3.3 形变铜锌合金退火过程中的微观组织

3.4 本章小结

4 铜锌合金力学性能与微观组织结构

4.1 室温下铜锌合金的力学性能

4.2 高温下铜锌合金的力学性能

4.3 低温下铜锌合金的力学性能

4.4 本章小结

5 结 论

致谢

参考文献

附录 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录