枝晶间距及合金元素对Cu-15Ni-8Sn合金塑性成型性能的影响

摘要

本文分别采用中频感应炉与高频感应炉对Cu-15Ni-8Sn合金进行熔炼制样，探索合金铸态枝晶间距对后续热处理过程中组织与性能的影响。在分别添加微量Cr、Zr、Si、Nb、Ti、Mn元素后，研究这些微量合金元素对 Cu-15Ni-8Sn合金在均匀化退火与固溶处理、冷变形与时效处理过程中组织与性能的变化。确定能延缓低熔点不连续沉淀产物析出的条件，从而改善合金塑性成形工艺性能。与此同时，研究合金元素含量对Cu-15Ni-8Sn合金调幅分解组织与性能的影响。
　　研究表明：铸态枝晶间距缩减至11μm左右的Cu-15Ni-8Sn合金经840℃×8h均匀化退火与800℃×1h固溶处理后组织已趋于均匀，当枝晶间距达到50μm时Cu-15Ni-8Sn合金在同等热处理工艺条件下，溶质扩散不均匀，依旧存在残余未溶组织。而初生呈亮白色的未溶组织属于富锡相。溶质扩散不均匀的Cu-15Ni-8Sn合金分别在80％或60%冷轧变形后，80%冷轧变形试样在400℃×0.5h时效处理后达到硬度峰值394HV，60%冷轧变形试样在400℃×1h时效处理后达到硬度峰值392HV，但随时效时间的继续延长其硬度值皆急剧下降。而溶质扩散较均匀的Cu-15Ni-8Sn合金，经60%冷镦粗变形及400℃×5h时效后达到395HV的硬度峰值。
　　微量Nb与Si能延缓Cu-15Ni-8Sn合金在均匀化退火过程中的溶质扩散效果，经60%冷镦粗变形的试样边缘有裂纹，时效处理时不连续沉淀产物呈提前析出趋势，400℃×5h时效后的硬度分别为300HV与365HV；添加微量Zr的Cu-15Ni-8Sn合金60%冷镦粗变形后试样边缘未出现裂纹，但在400℃×5h时效处理后大量析出不连续沉淀产物，而硬度仅有287HV；添加微量Ti的Cu-15Ni-8Sn合金在60%冷镦粗变形后边缘虽有裂纹产生，但在时效阶段不连续沉淀产物的析出与变形量成正比，试样边缘高变形区的析出与生长较快、试样中心区域析出与生长较平稳，400℃×5h时效处理后硬度达到393HV；添加微量Mn的合金不仅60%冷镦粗变形后试样边缘未开裂，在400℃×5h时效处理后试样边缘高变形区也未大量析出不连续沉淀产物，硬度值为387HV；添加微量Cr的合金在400℃×5h时效处理后的组织与性能略逊于含Mn合金，硬度值为369HV。
　　对更多 Mn元素含量的Cu-15Ni-8Sn合金组织与性能进行研究，结果表明添加0.87wt%Mn与0.38wt%Mn在延缓不连续沉淀产物的效果相近，随 Mn含量的提高Cu-15Ni-8Sn合金时效硬化的峰值时间被延迟。因此，添加0.38wt%Mn的Cu-15Ni-8Sn合金综合工艺性能最佳。

目录

声明

第1章 绪论

1.1引言

1.2铜基弹性合金的分类

1.3调幅分解强化型 Cu-Ni-Sn系合金

1.4 研究目的及内容

第2章 实验材料与方法

2.1 材料制备

2.2 实验流程

2.3 实验设备及分析方法

第3章 Cu-15Ni-8Sn合金熔铸及热处理工艺

3.1 合金熔铸实验研究

3.2热处理工艺对Cu-15Ni-8Sn合金的影响

3.3 形状规则相的发现与研究

3.4本章小结

第4章 微量合金元素对Cu-15Ni-8Sn合金的影响

4.1 微量元素在熔铸过程中的添加方式

4.2 微量元素对铸态合金显微组织的影响

4.3 微量元素对合金均匀化退火及固溶处理后组织性能的影响

4.4 微量元素对合金冷变形性能的影响

4.5 微量元素对合金时效处理后性能与显微组织的影响

4.6 本章小结

第5章 Mn元素含量对Cu-15Ni-8Sn合金的影响

5.1 Mn含量对铸态合金显微组织的影响

5.2 均匀化退火与固溶处理工艺制度的再优化

5.3 Mn含量对合金在均匀化退火并水冷后显微组织的影响

5.4 Mn含量对合金在冷变形及时效处理后显微组织与性能的影响

5.5 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