无铅易切削黄铜的研究进展

随着世界各国对铅造成的污染和危害的重视,含铅黄铜的使用受到越来越多的限制,开发低成本无铅易切削黄铜迫在眉睫。本文根据无铅黄铜第三组元的选择特性,从组织结构、易切削机理、加工工艺、耐腐蚀性能四个方面综述了国内外无铅易切削黄铜合金的研究现状,并详细分析了铋、锑的凝固行为对合金显微组织和性能的影响,重点介绍了无铅易切削钙磷黄铜合金的微观组织、能谱分析结果、力学性能和切削性能,提出了当前工作中存在的问题,并对今后的研究趋势进行了展望,期待能够在无铅易切削黄铜的研究及实际应用中起到一定的指导作用。

无铅磷钙黄铜的组织与性能

通过熔铸方法,于中频感应炉中制备无铅磷钙黄铜铸锭,利用扫描电镜、电子能谱仪、电子万能试验机及卧式车床等手段,研究磷钙黄铜合金的显微组织和力学、切削及耐脱锌腐蚀性能,并结合切屑的形貌观察,分析金属间化合物对切削性能的改善作用。结果表明：磷、钙显著改变了黄铜的组织与性能,使得磷钙黄铜的组织由α相、β相和分布在晶界上及晶粒内的金属间化合物颗粒组成;无铅磷钙黄铜合金的主要成分（质量分数）为57%~60%Cu、40%Zn、0.7%P、0.5%Ca时,合金显示出优良的综合性能,其抗拉强度为362.7 MPa,伸长率为15.0%,布氏硬度为105.0HB,耐脱锌腐蚀深度为321.9μm,切削性能与铅黄铜HPb59-1相当。

耐热炉排材质的抗氧化性能研究

采用增重法研究了垃圾焚烧炉用炉排片RTCr28Ni15和RTCr18Ni4的960℃氧化动力学;利用XRD、SEM和EDS对这两种合金经960℃×100 h恒温氧化后的氧化膜的微观形貌、横断面和组成及其抗氧化机理进行了分析研究。结果表明:RTCr28Ni15和RTCr18Ni4的氧化动力学曲线在前期上升都较快,后期减缓,但RTCr18Ni4试样氧化速度明显大于RTCr28Ni15;在试验条件下,RTCr18Ni4表面没有形成保护性氧化膜,为弱抗氧化级,而RTCr28Ni15表面形成了保护性氧化膜,为完全抗氧化级,其抗氧化性明显优于RTCr18Ni4。

低合金钢履带板铸造裂纹的研究

利用金相显微镜、扫描电子显微镜、布氏硬度计等仪器对低合金钢履带板试样的微观组织、力学性能进行了研究。分析了低合金钢履带板铸造裂纹产生的原因,并制定相应的措施。结果表明,通过放置冷铁、改善浇冒系统和加强除杂除氧的工艺措施后,铸件组织均匀、晶粒细小、裂纹明显减少。

挤压铸造ZA27合金中的夹杂物分析

利用光学金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)等实验手段,对经铝钛硼和铝稀土变质处理后的ZA27合金中的夹杂物进行了分析。结果表明:在ZA27合金中,稀土元素和杂质Fe元素会偏聚在晶界处,并与Zn、Al、Cu等形成成分复杂的富稀土相和富铁相;富稀土相为多边形块状,含有大量的稀土元素,同时还含有Zn、Al和Cu,并可能含有Ti;富铁相大多为针状,少部分为小块状,由Zn、Al、Cu和Fe四种元素组成,不含稀土元素,且Fe的平均含量大于20%;大块状富稀土相和针状富铁相对锌合金基体有严重割裂作用,易导致微裂纹的形成和扩展。

磷钙无铅黄铜及其切削变形机理

为取代铅,减轻对环境的污染,采用磷和钙共同替代铅,获得了综合性能优良的磷钙无铅黄铜铸锭.为研究磷钙无铅黄铜的切削变形机理,采用卧式车床进行了切削实验,通过扫描电镜及能谱仪对切屑组织进行研究,并结合Griffith脆性断裂理论和切削力学计算,对切屑变形过程进行了分析.结果表明:磷钙无铅黄铜切削性能优良,切屑的尺寸和形貌与HPb59-1相当;沿晶界弥散分布的金属间化合物,割断了基体组织的连续性,切削时在剪切力的作用下,金属间化合物颗粒经变形后发生断裂或脱落,甚至在切削热的作用下部分熔化,引发基体产生应力集中,萌生裂纹并致使扩展,导致刀具前面剪切区剪切带的周期形成,并向自由表面扩展成层片结构,造成切屑断裂,从而提高了磷钙无铅黄铜的切削性能;磷钙无铅黄铜的综合性能优良,其替代含铅黄铜,具有可行性.

无铅易切削磷钙黄铜的研究

介绍一种新型环境友好型易切削磷钙黄铜的制备工艺和方法,于中频感应炉中熔制无铅易切削黄铜铸锭,并对其组织、力学性能和切削性能进行研究。结果表明,加入适量的P、Ca等元素取代Pb,形成的金属间化合物弥散分布在相界面上,并且具有脆而不硬的特性。磷钙黄铜的切削性能大致与含铅黄铜HPb59-1相当。

粉末冶金Fe-C-Cu-Cr-Mn的组织与性能研究

利用正交实验研究了铜、铬和锰含量对粉末冶金Fe-C-Cu-Cr-Mn材料烧结后组织和性能的影响。材料经冷压后于1135℃采用网带烧结炉烧结，对烧结后的材料进行硬度、抗拉强度、冲击韧性测试和显微组织观察。结果表明：铜对硬度和抗拉强度的影响最大、铬锰次之；锰对伸长率和冲击韧性的影响最大、铜铬次之；材料烧结后的显微组织为铁素体、珠光体和孔隙。铜、铬、锰含量分别在1％～3％、0～1．2％、0-3％～1．2％变化时，Fe．0．8C-3Cu-1．2Cr-0．3Mn的综合性能最好，其硬度为56．9HRA，抗拉强度612．5MPa，伸长率为1．8％，冲击韧性7．9J／cm^2。

新型无铅黄铜的耐蚀性能研究

采用脱锌腐蚀深度测量方法、光学显微镜、SEM和XRD等分析方法,研究了镁锑黄铜的脱锌腐蚀性能和添加少量Sn、Al元素对其耐腐蚀性能的影响。结果表明,镁锑黄铜的脱锌腐蚀首先发生在暴露于基体表面的β相,然后通过α相界扩展到另一个β相;当α相周围的β相和α相界脱Zn完全后,α相开始脱Zn。加Sn后,一方面强化了晶界,阻滞了α相的脱锌;另一方面Sn和Cu、O等元素构成了成分复杂的致密保护膜,阻止了基体Zn的溶解,有效地提高了镁锑黄铜的抗腐蚀性能。

Ca、P对黄铜合金组织与性能的影响

通过正交试验法,利用光学金相显微镜、扫描电镜及能谱仪、万能试验机及卧式车床等手段,研究了Ca、P对黄铜显微组织、力学性能及切削性能的影响。结果表明:在黄铜合金中加入质量分数为0.5%Ca和0.6%P时,其切削性能大致与HPb59-1相当,同时,合金中存在弥散分布的金属间化合物。

无铅易切削硅黄铜的组织和性能研究

通过正交试验法,采用熔铸方法制备无铅易切削硅黄铜。利用光学金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、万能试验机以及卧式车床等手段对其组织性能进行了研究。结果表明,加入适量的Si、Mg、Al、P等元素代替Pb,在合金的晶界晶内分布有脆而不硬的金属间化合物。所制得的无铅黄铜切削性能与铅黄铜相当。

高强耐磨铝黄铜(KK5)硬质点的研究

通过光学金相显微镜、扫描电镜及能谱分析、硬度测定,系统地研究了高强度耐磨铝黄铜合金(KK5)铸件中出现的大块状硬质点,分析了该硬质点产生的根源,并提出了相应的预防措施,经过生产实际验证,取得了良好的效果。

无铅易切削镁锑黄铜的研究

根据易切削黄铜的切削机理,通过正交试验、成分组织的优化设计及反复试验,研究出一种新型的无铅易切削环保黄铜。经过金相分析、SEM扫描分析、能谱分析和切削性能试验分析,结果表明:在普通黄铜中加入Mg、Sb等合金元素,会形成脆而不硬的复杂金属间化合物颗粒。这些颗粒均匀分布于基体中,在切削过程中,这些化合物颗粒起到了类似铅黄铜中铅的断屑作用。从切削试验的结果来看,镁锑黄铜具有与铸造铅黄铜(ZCuZn40Pb2)相当的切削性能,且有更好的力学性能。

无铅易切削镁锑黄铜的脱锌腐蚀性能研究

运用金相显微镜、扫描电子显微镜和电子探针X射线能谱成分分析方法研究了无铅镁锑黄铜在CuCl2水溶液中的脱锌腐蚀行为和Al、Sn抑制脱锌腐蚀的作用及机理。结果表明:无铅镁锑黄铜的脱锌腐蚀首先从β相开始,然后再扩展到α相;Mg、Sb、稀土元素不能有效抑制脱锌腐蚀;添加少量Sn、Al可显著提高镁锑黄铜的抗脱锌腐蚀性能,其作用机理是Sn、Sb在外表面富集,形成由Sn和Sb的氧化物组成的致密保护膜,从而阻止了锌的溶解。

机械往复炉排材质的组织和性能

采用万能试验机、冲击试验机及洛氏硬度仪,测试研制的ZG30Cr26Ni4、RTCr28Ni4和RTCr18三种材质的力学性能,并利用金相显微镜和扫描电镜对合金的金相组织、拉伸及冲击断口形貌进行观察。结果表明:ZG30Cr26Ni4的冲击韧度较好,但硬度和强度均低于RTCr28Ni4和RTCr18;RTCr18硬度和常温抗拉强度较高,但冲击韧度和高温强度均低于RTCr28Ni4。三种合金中RTCr28Ni4的综合性能优良。

铸造工艺对电梯曳引机用锌合金蜗轮组织与性能的影响

研究了金属型重力铸造和挤压铸造这两种工艺制备的锌合金蜗轮的显微组织、力学性能、针孔度及耐点蚀性能。结果表明:相对于金属型重力铸造,挤压铸造工艺显著细化了锌合金组织,提高了锌合金组织的致密性,其制备的蜗轮,力学性能良好,针孔度和耐点蚀性能优异。

挤压铸造ZA27合金蜗轮及固溶时效处理

通过挤压铸造方法制备了ZA27合金蜗轮,并研究了固溶和时效工艺对挤压铸造ZA27合金组织和力学性能的影响。结果表明:挤压铸造工艺制备的ZA27合金蜗轮,各部位组织均匀、致密,力学性能优异。在370℃保温5 h固溶处理,合金的力学性能显著提高,抗拉强度和断后伸长率分别达到450 MPa和18.5%,分别较蜗轮本体提高14.8%和49.2%。合金在50℃和70℃时效时,硬度先升高,出现峰值后不断下降;合金在100℃和150℃时效时,硬度呈不断下降的趋势。

C-xFe2O3对粉末冶金Fe-18Mn-3Cu-C高锰无磁钢微观组织和力学性能的影响

为了研究C-xFe2O3对粉末冶金高锰无磁钢微观组织和力学性能的影响,将高锰预合金粉、电解Cu粉与一定量的C-Fe2O3混合,随后在烧结气氛为分解氨(N2:H2 = 1:3)的网带炉中进行梯度工艺烧结,最终制得Fe-18Mn-3Cu-C块体合金。后对烧结体进行显微组织表征和力学性能测试。结果表明:烧结合金的组织均由奥氏体基体,铜相,富锰相组成,随着Fe2O3含量的增加(0~0.8 wt%),高锰无磁钢的致密度、抗拉强度和总伸长率均呈现先升高后降低的趋势,在Fe2O3的质量分数为0.4%时,其致密度达到了最高值92.67%,对应的抗拉强度与总伸长率分别为581 MPa和8.1%,经计算可知,0.4wt% Fe2O3的加入将高锰无磁钢的抗拉强度和总伸长率分别提高了9.4%和66.7%,强韧化效果显著。这说明在烧结过程中Fe2O3粉与游离态石墨C和分解氨中的H2发生了还原反应,通过活化作用加速了合金粉末的烧结过程,并且促进了Mn元素的均匀化,同时促进了孔隙的闭合,提高了合金的致密度。

等通道转角挤压后AZ31镁合金的微观结构与性能

为了进一步探讨细晶镁合金的制备方法与性能 ,采用模角φ =12 0°的模具、以BC路径对AZ31镁合金进行了等通道转角挤压试验研究 ,对挤压过程中各道次试样的微观结构及性能进行了分析测试 .结果表明 ,随着挤压道次的增加 ,晶粒得到不断细化 ,力学性能也发生显著的变化 ;当挤压 12道次时 ,总的等效应变量约为 8,晶粒得到显著细化 ,晶粒尺寸为 1～ 5μm ,但合金的抗拉强度变化不大 ,屈服强度则有所下降 ,约为 10 0MPa ,延伸率则提高到 4 5

基于效用函数逼近的绿色产品评价方法

提出了采用逼近绿色产品效用函数的评价方法。首先选取产品样本,然后采用函数逼近方法建立评价模型。依据人工神经网络逼近函数的计算条件,建立了基于BP神经网络和径向基函数神经网络的绿色产品评价模型以电冰箱为例,建立评价指标体系,收集了相关的评价样本,分别对BP神经网络和径向基函数神经网络进行了训练和仿真。该方法的计算不需要各指标的权重,可对绿色产品序数和基数效用函数进行逼近,实现了绿色产品非线性效用函数的评价。