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铅黄铜以其优异的力学性能、易切削性能、耐腐蚀性能和成型性能广泛应用于卫浴、电工电气、装备制造等诸多产业。但Pb存在毒性,因此,开发无铅易切削铜合金是亟待解决的重大课题。用于水龙头产品的新型无铅易切削黄铜,满足元素析出量、力学、切削、耐蚀等性能指标要求。研发新型无铅易切削黄铜水龙头产品包括新材料研发、产品先进制造等两个步骤,本论文集中于新材料研发第一步。本论文在Cu-Zn合金的基础上添加Si、Al元素代替Pb,选定Re、Ti、B元素作为变质剂。通过计算锌当量调整合金成分,从而调控合金微观组织。于中频感应炉制备出无铅硅黄铜铸锭,且由此确定了最佳熔铸工艺。系统研究了Si、Al含量对合金组织演变、金属污染物析出量、力学、切削及耐脱锌腐蚀性能的影响。主要结论如下:(1)硅黄铜合金中,随着Si、Al含量的增加,锌当量增加,合金基体组织由(α+β)→β→(β+γ)转变,其中锌当量在0.437~0.462时,组织为(α+β);锌当量在0.470~0.472时,组织为单一β相;锌当量在0.480~0.499时,组织为(β+γ)。合金中金属污染物析出值均小于标准要求。(2)随着Si、Al含量的增加,锌当量增加,合金的硬度和抗拉强度增加,塑性降低。当Si、Al质量分数和锌当量为0.69%、0.5%、0.437时,其抗拉强度、延伸率、硬度分别为635 MPa、20%、130.5 HB,与现用铅黄铜HPb59-1相比提高了30-50%。(3)切削实验表明,锌当量为0.437和0.487的两种合金,切屑为“C”形屑,粗糙度分别为1.32μm和1.59μm;锌当量为0.462和0.456的合金,切屑为短条形,粗糙度为1.90μm和2.01μm;锌当量为0.472时,切屑为螺旋形,粗糙度为1.09μm;其余合金切屑为缠绕形。锌当量为0.437、0.472、0.487时,合金切削性能与现用铅黄铜HPb59-1相当,达到使用要求。(4)添加Si、Al、Re、B元素后,9种合金的脱锌层厚度均在200μm以下,其中锌当量为0.462的合金脱锌层厚度紧为92.38μm,耐蚀性能最佳。与现用铅黄铜水龙头HPb59-1相比脱锌层厚度降低了30%~40%。