【摘 要】
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Cu-15Ni-8Sn合金是一种调幅分解强化为基础的高性能铜合金,具备高强度、高弹性、优异的耐摩擦性能、抗应力松弛性能和耐腐蚀性能,作为铍青铜的潜在替代合金备受人们瞩目,并在多领域有着可观的市场应用价值。Cu-15Ni-8Sn合金主要存在的问题是合金熔炼时的成分不均匀性以及时效过程中的不连续沉淀生长极大削弱合金性能。为改善上述问题,本文通过向Cu-15Ni-8Sn合金中加入第四组元Mg和改变浇注模
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Cu-15Ni-8Sn合金是一种调幅分解强化为基础的高性能铜合金,具备高强度、高弹性、优异的耐摩擦性能、抗应力松弛性能和耐腐蚀性能,作为铍青铜的潜在替代合金备受人们瞩目,并在多领域有着可观的市场应用价值。Cu-15Ni-8Sn合金主要存在的问题是合金熔炼时的成分不均匀性以及时效过程中的不连续沉淀生长极大削弱合金性能。为改善上述问题,本文通过向Cu-15Ni-8Sn合金中加入第四组元Mg和改变浇注模具的方法,进行合金不同状态下的相关实验研究,主要内容如下:首先研究向Cu-15Ni-8Sn中加入不同Mg含量后,Mg元素的存在形式、作用效果及作用机理。Cu-15Ni-8Sn-x Mg合金的铸态组织均为粗大树枝晶,Mg倾向与Sn结合,固溶在富Sn相和不连续沉淀中。以850℃温度固溶处理4h后,Mg能够全部固溶到合金基体中。合金成为单相过饱和固溶体,Mg能增强合金固溶强化效果但降低合金电导率。以400℃温度进行时效处理,随时效时间延长,由合金晶界处开始形成的不连续沉淀组织不断向生长;Mg元素对不连续沉淀能够起到抑制作用,且加入量越多,抑制效果越强。Cu-15Ni-8Sn-x Mg合金时效硬化曲线均呈现单峰值,不连续沉淀组织大量析出引起合金硬度的快速下降,但加入0.3wt.%Mg的合金其硬度达到峰值以后基本不变,其在400℃时效6h时的硬度、电导率分别为369HV和8.37%IACS。在700℃时效10min时,合金中会同时生成连续沉淀相和不连续沉淀相,此时Mg对不连续沉淀生长依旧有抑制效果,同时Mg元素对连续沉淀相有促进生成的作用。冷轧变形能够加速Cu-15Ni-8Sn和Cu-15Ni-8Sn-0.2Mg合金中不连续沉淀组织的生成,使得合金峰值硬度时间提前。合金电导率和峰值硬度均随变形量增大而增大。此外通过改变浇注模具的方式使得Cu-15Ni-8Sn合金铸态组织得到明显细化,成分分布更加均匀。Sn元素的均匀分布和组织的细化使得Cu-15Ni-8Sn合金在400℃时效时不连续沉淀组织生长放缓;700℃时效时,合金基体中均匀生成连续沉淀相;细化晶粒的Cu-15Ni-8Sn合金在850℃下的热轧开裂倾向明显减小。
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