添加Si、Co对18K黄色金合金组织与性能的影响

摘要

金合金是重要的饰品材料，随着珠宝业的发展对金合金的性能提出了更高的要求。本文以高性能饰品金合金材料为研究方向，选取目前最具代表性的18KAu-Ag-Cu-Zn黄色金合金为基础，首先制备了不同Si含量的系列金合金，采用金相显微镜，扫描电镜观察了合金在不同状态下的显微组织结构，利用能谱仪以及显微硬度计等测试分析方法，探讨和研究了单独添加Si的金合金性能，确定Si元素的最佳添加量，然后在此基础上制备了复合添加Si、Co的系列金合金，研究和探讨了添加元素对合金组织与性能的影响以及c0的时效硬化行为，并进一步探讨了Si、Co在合金中的存在形式与作用机理。结果表明： 添加Si元素能有效提高合金流动性从而有效提高合金的填充性能以及表面质量，它使得合金在铸态下可以直接获得光亮的表面。同时Si还作为还原剂，降低合金与铸模以及氧气的反应倾向，使最终产品杂质含量减少。 但是随着Si添加量的增加会使合金的显微组织明显粗化，影响合金性能。添加过量的Si(0.1％)会使其与Au形成低熔点的共晶化合物Au<,2>Si(363℃)，它们很容易在晶界偏析聚集，这将导致合金脆化，在加热条件下往往会导致脆性裂纹。为了保证合金的最佳性能，最终确定Si的最佳添加量为0.05％。 添加Co元素会使18K黄色金合金的补口显微组织明显变质，其显微组织由树枝晶转变为等轴晶。随着Co的增加，显微组织先变细然后又有粗化的趋势，添加量在0.2％时，细化效果最佳。添加Co元素的金合金变质效果并不明显，但仍然有明显的细化作用，添加了过多(0.3％)的Co会使其形成的高熔点化合物偏聚形成硬质点和夹杂，影响试样抛光以及机械性能。 添加微量Co对铸态金合金有明显的强化作用，合金的显微硬度随添加量的增加而增加，当含量为0.2％时达到最高(162Hv)，含量为0.3％的合金显微硬度略有降低，但趋势并不明显，强化机制为固溶强化和析出强化共同作用的结果。添加Co元素会使合金会有显著的时效硬化效果，其显微硬度随着添加量的增加而增加，当含量达到0.2％时，显微硬度达到最高值(242Hv)，随后硬度变化不大。添加了Co的试样，随着时效温度的升高，显微硬度先增加后降低，在250℃的温度下实效效果最佳，其硬化机制主要为相分解强化和析出强化。复合添加Si、Co的金合金中，由于Si的存在抵消了一部分Co的细化效果，同时由于CoSi相的生成，此为高熔点的化合物，钉扎于基体中，起着析出强化和弥散强化的作用：在某种程度上也降低了Si的过量造成的副作用。 随着Si添加量的增加流动性变好，表面更加光亮，但是会影响合金的颜色，使颜色偏白。而添加微量Co元素对金合金颜色影响不大。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1金合金的发展

1.2金合金的颜色

1.2.1金合金颜色的物理基础

1.2.2金合金颜色的测量系统

1.3饰品用金合金的主要系列

1.3.1 Au-Ag-Cu(Au-Ag-Cu-Zn)系

1.3.2 Au-Ni-Cu系

1.3.3 Au-Ag-Pd系

1.4 Au-Ag-Cu合金的强化

1.4.1细晶强化

1.4.2固溶强化

1.4.3冷加工硬化

1.4.4热处理强化

1.5微量添加元素在黄色开金中的作用

1.5.1提高铸造性能防止收缩

1.5.2防氧化

1.5.3晶粒细化剂

1.5.4强化剂

1.6常用的添加元素的影响

1.6.1锌

1.6.2硅

1.6.3铱

1.6.4钴

1.7本文研究目的和意义

第二章合金制备与实验方法

2.1主要原料与设备

2.1.1主要原料

2.1.2主要实验设备

2.2合金制备

2.2.1合金成分设计与配料

2.2.2补口合金的制备

2.2.3金合金的制备

2.2.4固溶处理和时效热处理

2.3实验方法

2.3.1合金金相组织观察

2.3.2合金扫描电镜观察及成分分析

2.3.3合金物相结构分析

2.3.4合金显微硬度测试

2.3.5合金颜色测量

第三章添加Si对黄色金合金组织与性能的影响

3.1添加Si对合金金相组织的影响

3.1.1补口合金的金相组织

3.1.2铸态金合金的金相组织

3.1.3高温退火态的金相组织

3.2扫描电镜及能谱分析

3.3物相分析

3.4添加Si对合金显微硬度的影响

3.5添加Si对合金颜色的影响

3.6分析与讨论

3.7本章小结

第四章复合添加Si、Co对金合金组织和性能的影响

4.1复合添加Si、Co对合金金相组织的影响

4.1.1补口合金的金相组织

4.1.2铸态金合金的金相组织

4.1.3固溶态的金相组织

4.1.4时效态的金相组织

4.2扫描电镜及能谱分析

4.2.1补口合金

4.2.2金合金

4.3物相分析

4.4添加Co对显微硬度的影响

4.4.1铸态金合金的显微硬度

4.4.2固溶态金合金的显微硬度

4.4.3时效态的显微硬度

4.5添加Co对合金颜色的影响

4.6分析与讨论

4.7本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢