形变及热处理对工业纯铜晶界结构与组织和性能的影响

摘要

汽轮发电机轴瓦作为汽轮发电机承载件,不仅需要保证汽轮发电机转子(轴)正常运转,同时还要防止价值昴贵的汽轮发电机转子轴颈与轴瓦发生磨损,一般选用工业纯铜来制作。目前,发电机轴瓦主要采用自由锻冷变形与热处理配合使用方法来生产。但材料经过变形处理后各部位组织不均匀,因而使得轴瓦性能也不均匀。本课题试图通过晶界工程方法优化纯铜轴瓦晶界特征分布,确保其性能达到:硬度≤50HB,导电率≥98％IACS,晶粒度达到0.025～0.06mm。
　　本课题采用单步拉拔冷变形与退火工艺相结合,以及两次拉拔冷变形与退火工艺相结合的方法对工业纯铜进行晶界工程处理。利用金相显微镜、导电率仪、布氏硬度计、电解抛光、电子背散射衍射技术等检测手段对工业纯铜显微组织、导电率、硬度、晶界特征分布等进行测试分析。较为系统的研究晶界工程技术对工业纯铜组织和性能影响。
　　研究表明:单步变形退火实验中,10％变形量试样500℃×60min退火后得到的组织与性能与其他变形量试样相比更好,晶界优化效果更明显。硬度值达到43.8HB,导电率对变形量因素不敏感,始终变化不大。10％变形量退火试样晶粒分布较其他变形量试样更加均匀,尺寸较小晶粒含量较高。同时内部存在较多低∑值CSL晶界,其中以∑3晶界为主,并构成低∑值CSL晶界网络,有效打断了一般大角度晶界网络。10％变形量退火试样在在保证了抗拉强度的基础上具有良好的塑性,有助于提高材料的耐磨性能。
　　两次变形退火实验中,25％两次变形退火试样与其他变形量两次变形退火试样相比具有较高硬度值,达到48.4HB,而保持较高的导电率,为99.47％IACS。同时晶粒尺寸细小且分布均匀。晶界优化效果较好,晶粒内部存在较多低∑值CSL晶界,其中以∑3晶界为主,有效优化晶界。从而满足汽轮发电机转子对工业纯铜轴瓦的使用性能与组织的要求。本文研究工作为汽轮发电机转子承载件工业纯铜轴瓦材料成型及实际工程应用提供了理论和实验基础。

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CONTENT

第1章 绪 论

1.1 晶界工程发展历程

1.2 晶界工程分类

1.3 晶界工程实现途径

1.4晶界工程国内外应用现状

1.5 晶界工程在铜及铜合金方面运用

1.6 课题意义

1.7 实验内容

第2章 实验内容及方法

2.1实验原理：

2.2 实验材料

2.3 实验材料处理

2.4 实验标准与仪器设备

2.5 实验测试方法

第3章 拉拔冷变形工艺对工业纯铜T2性能与组织影响

3.1 材料预处理

3.2 拉拔冷变形对工业纯铜性能和组织影响

3.3 本章小结

第4章 退火工艺对工业纯铜T2性能与组织影响

4.1 退火冷却方式对工业纯铜性能和组织影响

4. 2退火时间与温度对工业纯铜性能和组织影响

4.3 本章小结

第5章 单步拉拔变形和退火工艺对工业纯铜性能和组织影响

5.1 单步拉拔变形和退火对工业纯铜性能影响

5.2 单步拉拔变形和退火对工业纯铜晶粒度影响

5.3 单步拉拔变形和退火对工业纯铜晶粒取向以及织构的影响

5.4 单步拉拔变形和退火对工业纯铜晶界的影响

5.5 单步拉拔变形和退火对工业纯铜拉伸的影响

5.6 本章小结

第6章 两步拉拔冷变形和退火工艺对工业纯铜性能和组织影响

6.1 两步拉拔变形和退火对工业纯铜性能影响

6.2 两步拉拔变形和退火对工业纯铜晶粒度影响

6.3 两步拉拔变形和退火对工业纯铜晶粒取向以及织构影响

6.4 两步拉拔变形和退火对工业纯铜晶界影响

6.5 两步拉拔变形和退火对工业纯铜拉伸的影响

6.6 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的文章

致谢