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影响镍铝青铜综合性能的合金元素

来源:广东赫达金属材料有限公司   发布时间:2022-03-05   点击量:628

       摘要:铝青铜是机器制造中最值得注意的结构材料,主要是以铜铝系为基的合金,仅由铜、铝元素构成的是二元铝青铜,为了改善某些性能,常在二元铝青铜中添加铁、锰、镍等元素形成多元铝青铜。因此采用多元素微合金化改变其内部结构是提高材料强韧性的有效途径

       材料的组织结构反映材料的本质,是决定其性能的内在因素。因为铝青铜存在缓冷脆性,这是由于铝青铜缓冷时发生β→α+γ2相的共析转变,γ2为脆性相,引起合金脆性增大,韧性下降。因此采用多元素微合金化改变其内部结构是提高材料强韧性的有效途径。铝青铜是机器制造中最值得注意的结构材料,主要是以铜铝系为基的合金,仅由铜、铝元素构成的是二元铝青铜,为了改善某些性能,常在二元铝青铜中添加铁、锰、镍等元素形成多元铝青铜

铝、钛对铝青铜组织和性能的影响

       al、ti元素易氧化,收缩率波动较大,因而对性能的影响也大。丛红梅等人研究发现:al、ti元素含量对高锰铝青铜组织和硬度的影响较大。al含量的变化对硬度影响较显著,随着al含量的增加,硬度明显提高,组织中的α相明显减少,由β相析出的α相变长,呈层片状的趋势增加。一定量的ti能够细化晶粒,能提高基体组织的硬度,当ti含量超过一定范围时,ti的化合物含量增加使基体组织硬度下降

      

镍对铝青铜组织和性能的影响

       为改善铝青铜的缓冷脆性,国外采用向铝青铜合金中加入一定量的镍而制成镍铝青铜,主要通过镍改变α与(α+γ2)相的比例关系,使相的溶解极限向高铝侧移动,扩大α相区,以防止缓冷脆性,镍铝青铜具有优异的耐腐蚀开裂、耐腐蚀疲劳、耐空泡腐蚀、耐冲蚀和抗海生物污损等性能。镍铝青铜在耐海水腐蚀疲劳方面远远超过不锈钢和黄铜,比锰青铜还好,镍铝青铜在耐冲蚀方面也远远高于黄铜。镍不仅能提高铸件的耐腐蚀性,而且可防止厚大铸件的“缓冷脆性,增加镍含量,合金的腐蚀电位向正方向移动。

锰对铝青铜组织和性能的影响

       高锰铝青铜熔点低,流动性好,但过热敏感性大。mn加入铝青铜中虽能缩小α单相区,但显著地降低了β相共析转变温度,从而提高了β相的稳定性,使铝青铜的“缓冷脆性”大大减弱。mn还能溶于α固溶体,有一定的固溶强化作用。所以加mn后在强度增加的同时,塑性却降低不多,加mn还能进一步提高铝青铜的耐腐蚀性能

       

铁对铝青铜组织和性能的影响

      铁在铜中的固溶度较小,只有在高温下才有一定的固溶度,会随着温度的下降而析出。适量铁的加入有利于晶粒细化,并和铝、镍生成金属化合物而析出,而且fe和ni有改善合金力学性能和耐蚀性能的作用。在普通铝青铜中添加足够量的铁或镍,不仅可以抑制γ2相的形成和结网,而且能起到细化晶粒的作用。当铁含量达到2%时,可以防止在截面直径小于75mm的铸件内形成γ2相网状结构。然而铁含量过多,会降低腐蚀电位,从而影响腐蚀性能。由于fe能细化晶粒,所以强度、塑性均好,故在高锰铝青铜中,fe和ni应按比例加入,并考虑mn的含量,分别控制fe在2%~4%,ni在0~2%范围,对改善合金性能有利。铁能使铝青铜中的原子扩散速度减慢,增加β相的稳定性。铁对525℃附近共析转变速度的延缓作用虽不如更低温度范围那么显著,但已能抑制引起合金变脆的“自行退火”现象,显著减少合金的脆性

铝青铜性能结论

       新型耐磨铝青铜合金材料的发展方向主要有以下几方面(1)加入变质元素控制组织、细化晶粒,提高材料的力学性能;(2)加入自润滑减摩质点,提高材料的减摩性;(3)适当增加合金中的硬质点,提高材料的耐磨性

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