【摘 要】
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高锡含量铸造铜锡合金有强度高、弹性模量大、摩擦系数低、耐磨耐蚀性好等优点,成为继铜银合金后高铁接触线的首选材料,广泛用于制作高铁、船舶、航空等行业的衬套、轴套、轴承座、齿轮、蜗轮等。而其极易产生偏析和逆偏析,晶间脆性大,变形过程中易产生开裂,极大限制如连杆上应用的高性能销套零件的开发。本文采用Gleeble-3500热机械模拟试验机,对常规铸态和半固态CuSn10P1合金圆柱试样进行单向等温压缩变
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高锡含量铸造铜锡合金有强度高、弹性模量大、摩擦系数低、耐磨耐蚀性好等优点,成为继铜银合金后高铁接触线的首选材料,广泛用于制作高铁、船舶、航空等行业的衬套、轴套、轴承座、齿轮、蜗轮等。而其极易产生偏析和逆偏析,晶间脆性大,变形过程中易产生开裂,极大限制如连杆上应用的高性能销套零件的开发。本文采用Gleeble-3500热机械模拟试验机,对常规铸态和半固态CuSn10P1合金圆柱试样进行单向等温压缩变形,研究合金压缩过程的变形行为和组织演变,初步探索锡元素分布对合金协调变形能力的影响。研究表明,对于常规铸态试样,与半固态试样相比,在相同的变形条件下,压缩变形时达到的峰值应力较小,且达到峰值应力时对应的真应变更大,此外动态回复的过程较长,动态再结晶的产生较晚,动态再结晶晶粒分布不均匀。对于半固态试样,在其他变形参数相同时,随应变速率增大,动态回复的过程延长,动态再结晶的发生程度降低,此外在其他压缩变形参数相同时,应变速率ε?=1s-1的半固态试样峰值应力最大,变形温度为450℃、500℃、550℃时,峰值应力分别为273MPa,178MPa和124MPa,对应的真应变ε分别为0.36,0.28和0.21。随变形温度从550℃到500℃再到450℃,半固态试样所达到的最大应力逐渐升高。最大应力出现之前,合金组织变化以动态回复为主,温度越高,动态回复越容易进行表现为最大应力随温度升高而降低,应变速率越大,位错塞积现象越严重,位错密度越大,最大应力也越大。最大应力后的应力下降过程中,合金组织变化以动态再结晶为主,随温度升高,发生动态再结晶所对应的应变减小。CuSn10P1合金在室温下的组织包括初生α相及(α+δ+Cu3P)共晶组织,在半固态CuSn10P1合金的变形组织中发现,Sn元素的分布规律为自晶界向初生α相晶粒心部含量递减,而P元素则主要以Cu3P的形式分布于晶间组织中,在初生α相及再结晶晶粒中P元素含量极低。动态再结晶优先在初生α相边缘Sn元素含量较高的区域产生,随变形量增大,Sn元素在组织中的分布越来越均匀,再结晶区域也逐渐向初生相心部推进。通过EBSD检测发现,随变形量增大,试样的平均晶粒尺寸减小,且小角度晶界数量也相应减少,大角度晶界,尤其是>60°的晶界比例增加,在变形组织中,大部分晶粒取向为典型的面心立方[101]方向。通过对试样进行TEM分析发现,450℃,1s-1的变形试样中存在着大量的滑移带,且滑移带与再结晶晶粒之间存在着明显的界线。
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