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本文选用某螺旋桨制造企业的常规锰黄铜作为原材料,往其中添加了一些微量元素,制定了三种微合金化方案,然后借助光谱分析来研究了三种微合金化材料的化学成分;借助金相观察、扫描电镜、XRD来研究了三种微合金化材料的组织结构;借助硬度实验、拉伸实验来研究三种微合金化材料的力学性能;借助均匀腐蚀实验、电化学腐蚀实验来研究三种微合金化材料的抗腐蚀性能;借助摩擦磨损实验来研究三种微合金化材料的抗摩擦磨损性能。以上开展的研究工作所取得的成果如下: (1)对锶微合金化铸态锰黄铜(Cu-57.35Zn-38.96Al-1.03Mn-1.04Ni-0.34Fe-0.71Sr-0.015)与未微合金化铸态锰黄铜(Cu-57.50Zn-38.74Al-0.81Mn-1.25Ni-0.22Fe-0.72)的组织和性能进行研究,结果表明:锶微合金化铸态锰黄铜的晶粒明显细化,强化相(第二相)分布更加弥散,而其相组成基本没有发生改变,还是由基体相α相和强化相K相(第二相)构成;锶微合金化铸态锰黄铜的显微硬度由HV152.7提高到HV167.8,增加了9.89%,屈服强度和抗拉强度分别由250MPa和433.2MPa提高到了300MPa和474.8MPa,分别增加了20%和9.6%,其延伸率却由19.7%下降到14.1%,不过仍然处于可应用范围内,满足工程需求;锶元素微合金化铸态锰黄铜的均匀腐蚀速率由0.02653655mm/a下降到0.02463718mm/a,降低了7.2%,电化学腐蚀速率由0.12419mm/a下降到0.103318mm/a,降低了16.8%;平均摩擦系数由0.0277下降到0.0245,降低了11.2%。综上所述,锶元素微合金化铸态锰黄铜的组织和性能均有明显改善,究其原因:锶元素的变质作用阻碍了晶粒的生长,细化了晶粒尺寸,弥散了强化相K相分布;锶元素融入α-Cu中可以起到固溶强化的作用;锶元素对熔体有一定的净化效果,改善了合金的性能。 (2)对锶、钛、硼微合金化铸态锰黄铜(Cu-56.47Zn-38.96Al-1.87Mn-1.08Ni-0.43Fe-0.79Sr-0.015Ti-0.023B-0.0045)与未微合金化铸态锰黄铜(Cu-57.50Zn-38.74Al-0.81Mn-1.25 Ni-0.22Fe-0.72)的组织和性能进行研究,结果表明:锶、钛、硼微合金化铸态锰黄铜的晶粒更加细化,强化相K相(第二相)分布更加弥散,而其相组成基本没有发生变化,还是由基体相α相和强化相K相(第二相)构成;锶、钛、硼微合金化铸态锰黄铜的显微硬度由HV152.7提高到HV188.3,增加了23.3%,屈服强度和抗拉强度分别由250MPa和433.2MPa提高到了325MPa和496.5MPa,分别增加了30%和14.6%,其延伸率却由19.7%下降到15.85%,不过仍然处于可应用范围内,能够满足工程需求;锶、钛、硼微合金化铸态锰黄铜的均匀腐蚀速率由0.02653655mm/a下降到0.02391507mm/a,降低了9.88%,电化学腐蚀速率由0.12419mm/a下降到0.11055mm/a,降低了10.98%;平均摩擦系数由0.0277下降到0.0237,降低了14.4%。综上所述,锶、钛、硼微合金化铸态锰黄铜的组织和性能均有明显改善,究其原因:锶元素的变质作用细化了晶粒,弥散了K相分布,而且对熔体有一定的净化效果;锶、钛、硼元素融入α-Cu中可以起到固溶强化的作用;而钛和硼的高熔点化学物进入熔体后,作为α-Cu的异质形核核心可以起到很好的细晶强化作用,更好地改善了合金的性能,另外钛、硼元素能提高合金的自腐蚀电位。 (3)对镁、锶、钛、硼微合金化铸态锰黄铜(Cu-57.97Zn-37.72Al-1.36Mn-1.53Ni-0.17Fe-0.70Sr-0.014Ti-0.023B-0.0048)与未微合金化铸态锰黄铜(Cu-57.50 Zn-38.74Al-0.81Mn-1.25 Ni-0.22Fe-0.72)的组织和性能进行研究,结果表明:镁、锶、钛、硼微合金化铸态锰黄铜的晶粒更加细化,K相分布更加弥散,而其相组成也基本没有发生变化,还是由基体相α相和强化相K相(第二相)构成;微合金化铸态锰黄铜的显微硬度由HV152.7提高到HV180.0,增加了17.88%,屈服强度和抗拉强度分别由250MPa和433.2MPa提高到了325MPa和524.2MPa,分别增加了30%和21.0%,其延伸率由19.7%下降到16.4%,不过仍然处于可应用范围内,满足工程需求;镁、锶、钛、硼微合金化铸态锰黄铜的均匀腐蚀速率由0.02653655mm/a下降到0.02442134mm/a,降低了7.97%,电化学腐蚀速率由0.12419mm/a下降到0.09919mm/a,降低了20.1%;平均摩擦系数由0.0277下降到0.0234,降低了15.5%。综上所述,镁、锶、钛、硼微合金化铸态锰黄铜的组织和性能均有明显改善,究其原因:镁元素对合金熔体有很好的净化作用,它与氮、硫、氧都有很强的亲和力,是一种良好的脱氧和脱硫剂;锶元素的变质作用细化了晶粒,减小晶粒尺寸,弥散了强化相K相(第二相)分布,而且对熔体也有一定的净化效果;镁、锶、钛、硼元素融入α-Cu中可以起到固溶强化的作用;而钛和硼的高熔点化学物进入熔体后,作为α-Cu的异质形核核心可以起到很好的细晶强化作用,改善了合金的微观组织和性能。 本文研究了三种微合金化方案,对比分析了其组织和性能的改善情况并初步探索了机理,以期为工程实际应用提供帮助。