无铅环保黄铜研究新进展

由于优异的力学性能、耐蚀性能、铸造性能和成形性能,黄铜被广泛应用于卫浴、电工电气、装备制造等诸多产业。通常,黄铜中需加入约3%(质量分数)Pb来改善其切削加工性能。Pb在Cu-Zn合金中以独立相存在,由于Pb质软、脆性大且熔点低,可发挥断屑、润滑和降温作用,从而改善黄铜的切削性能。然而,Pb属于有毒元素,在其生产、加工和使用过程中均会造成环境污染。尤其是当铅黄铜用于与水环境接触的产品时,Pb会以离子形式析出溶于水。Pb中毒会损害人体的血液、神经、消化和生殖系统,极大危害人体健康。鉴于此,研发对人体和环境无毒、无害的无铅环保黄铜成为亟待解决的重要课题。根据铅黄铜的易切削机理可知,新型无铅环保黄铜合金要获得优异的切削性能,则其基体上应存在细小弥散的质点,在切削加工时发挥类似Pb质点的断屑作用。按照质点的存在形式,有益于黄铜合金切削性能的元素可分为微量固溶于Cu并与Cu形成共晶、不固溶于Cu但与Cu形成化合物以及部分固溶于Cu且与Cu形成化合物的三类元素。目前,国内外对第一类替代元素中的Bi等元素进行了系统研究,但这些元素资源有限,且大多有毒,使其难以推广应用;对第二类替代元素的研究也取得了一些成果,然而其易氧化烧损或形成有害夹杂,影响材料的制备和加工。针对第三类替代元素来改善黄铜合金的切削性能则开展了大量研究,如以Sb代Pb、以Mg代Pb和以Si代Pb。然而,Sb与Pb一样属于有毒元素;无铅镁黄铜在熔炼过程中易发生吸气、氧化等铸造缺陷,使熔炼工艺复杂。Si的锌当量系数较大,且资源丰富,无毒害作用,通过调控其含量易于调控无铅硅黄铜的组织结构,且硅黄铜熔炼工艺简单,有望彻底实现黄铜合金“无铅化”,这对保护人体健康与生态环境、节约资源均有积极意义,实现了绿色制造。本文结合无铅黄铜第三组元的选择特性和锌当量规则,从组织结构、切削性能和耐腐蚀性能等三个方面综述了国内外无铅环保易切削黄铜合金的研究进展,详细分析了Si、AI代替Pb对合金的综合影响,重点介绍了无铅环保易切削硅黄铜合金的成分与组织设计、切削性能和生产工艺,最后对未来的研究趋势进行了展望,希望能在无铅环保易切削黄铜的开发及应用中起到有益的指导作用。

“超高温材料氧化烧蚀行为与防护技术”专题序言

高性能飞行器朝着速度更快、航时更长、稳定性更高的方向发展,一方面要求其发动机推重比和效率不断提升,另一方面要求其热防护系统耐温性和服役可靠性不断增加。随着发动机推力和效率的提高,发动机的涡轮进口温度需不断提高。未来的航空发动机要求其热端关键部件在1400℃以上的高温和复杂载荷条件下长期可靠使用,因此传统的镍基和钴基高温合金已经不能满足下一代高性能先进发动机的需求。

搅拌摩擦焊接技术研究进展专题 序

制造业是国民经济的主要支柱。我国是世界制造大国,但还不是制造强国;制造技术基础薄弱,创新能力不强;产品以低端为主;制造过程资源、能源消耗大,污染严重。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中明确指出,要重点研究开发绿色制造技术。搅拌摩擦焊就是一种非常典型的高效、节能、无污染的先进焊接技术。搅拌摩擦焊接及其衍生技术(如搅拌摩擦加工、搅拌摩擦点焊等)

前言

能源危机和日益严重的环境污染使汽车技术经历着燃料多元化、动力电气化等重大技术变革.发展高效节能、低排放或零排放的电动汽车已成为全世界的共识和共同努力的目标.然而,电动汽车用关键核心部件——动力电池,目前存在能量密度低、一次充放电运行距离短等缺点,严重制约了电动汽车的普及应用.世界各国政府、各大公司和各种组织机构,在规划、资金、技术等方面相互联合,加快动力电源的发展,以实现从燃油汽车向电动汽车的转变.