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铈对锡磷青铜合金性能的影响

来源:广东赫达金属材料有限公司   发布时间:2021-11-19   点击量:303

        试验证明铈对经过铸造、均匀化及再结晶退火的磷青铜QSn7-0.2合金的显微组织的影响特点,通过设备和电镜观察分析发现,加入少量稀土铈的锡磷青铜合金铸造组织枝晶网格变细小,变形退火后晶粒组织明显细化,添加少量稀土铈可净化合金中的有害杂质或消除其有害作用,并能与铜生成CuCeP金属间化合物,弥散分布在晶界或晶内,这些呈小黑点分布的第二相细化了合金组织,加铈又显著提高了合金强度和硬度,并确定了铈在锡磷青铜中的最佳添加量为0.10%~0.15%,这有效地改善了锡磷青铜合金的综合性能,延长了铜合金材料的使用寿命

       锡磷青铜QSn7-0.2是编织铜网经线的合金材料,为了提高材料的强度、硬度和加工工艺性能,延长铜网的使用寿命,试验研究了添加少量稀土铈的锡磷青铜,用该材料做铜网经线材料生产的铜网强度与硬度增加,使用寿命延长,产生了较好的经济效益。

       

       本文通过对添加少量稀土铈的锡磷青铜的力学性能测试和显微组织观察,研究铈对锡磷青铜的铸态组织及均匀化和再结晶退火组织的影响,以便进一步改善加铈锡磷青铜的综合性能,扩大其应用领域锡磷青铜试样制备方法:用电解铜、一号锡、铜-磷中间合金及铜-铈中间合金按QSn7-0.2配料,在25kg中频感应电炉内熔炼。为优化合金的铈含量,制成如表1所示的4种含铈量不同的锡磷青铜扁铸锭,扁锭尺寸为18mm×80mm×160mm。按下述压延退火工艺将扁锭制成:试件:厚18mm扁锭→均匀化退火(600℃,3h)→压延至厚13mm→中间退火→压延至厚6mm→中间退火→压延至厚2mm→成品退火(500℃,1h)。

       沿各合金的2.0mm压延板材顺轧方向取拉力试样;在1号、3号和4号合金的6mm压延板材上取金相及硬度试验用试样,分成4组分别在400℃、500℃、600℃、620℃退火2h,观察金相组织,测定晶粒尺寸和硬度。在4种合金的铸锭上取金相试样,观察合金的铸态组织及均匀化退火后的显微组织

       

铈对锡磷青铜合金性能的影响

       锡磷青铜的铸锭硬度及板材试样抗拉强度和伸长率与含铈量的关系。锡磷青铜的强度和硬度随含铈量增加而升高,但含铈量超过0.125%后强度和硬度基本上不再升高;伸长率随含铈量增加略有降低。从提高合金的力学性能考虑,锡磷青铜的最佳含铈量为0.10%~0.15%。含铈量过高会使合金的塑性下降过甚;含铈量过低则稀土对合金的强化作用不显著

铈对合金中第二相成分的影响

       工业铜中常含有氧、硫、铅、铋等杂质,稀土铈化学活性高,加入铜液后能迅速生成密度低、易上浮的高熔点稀土氧化物和硫化物,从铜液中排除这类杂质而起净化作用。铈还与铜中的铅、铋等杂质元素形成高熔点金属间化合物,如PbCe、BiCe等,从而消除这类杂质在晶界上析出低熔点相的有害作用〔2、3〕。铈还与铜形成CeCu2、CeCu5、CeCu6等弥散分布在晶界或晶内的金属间化合物〔4〕,这些第二相质点细化了基体组织,提高了合金的强度与硬度

        

铈对锡磷青铜合金性能的影响的结论

       1、在锡磷青铜中加入适量铈能细化合金的铸态组织、均匀化组织和再结晶退火组织,显著改善合金的显微组织和力学性能。

       2、在锡磷青铜中加入适量铈能净化合金,消除有害杂质,并形成弥散分布在晶界或晶内的金属间化合物Cu-Ce-P第二相,可有效提高锡磷青铜的强度和硬度,延长铜网材料的使用寿命。

       3、根据稀土铈对锡磷青铜组织与性能影响的试验结果,确定加铈的最佳范围为0.10%~0.15%。
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