Интерпретация влияния процесса плавки и литья на микроструктуру и свойства биметаллических композиционных материалов медь-сталь.
Аннотация: Методом литья из расплава изготовлены биметаллические слоистые композиционные материалы из стали CuPb15Sn7/45 с высоким содержанием свинца. Изучено влияние таких параметров процесса, как условия нагрева и скорости охлаждения, на границу раздела медь-сталь и структурные свойства. Результаты показывают, что когда температура загрузки печи составляет 900 градусов, температура выдержки составляет 1015 градусов, время выдержки составляет 5 минут и используется азотное охлаждение, граница раздела медь-сталь имеет отличные металлургические свойства соединения, а также прочность интерфейса на разрыв при растяжении. достигает 200 МПа; медный сплав. Распределение частиц свинца по площади относительно равномерное, потери при выгорании свинцового элемента составляют менее 1%; Структура и гранулометрический состав стальной матрицы являются разумными, демонстрируя превосходный композиционный эффект при плавке и литье.
Поскольку требования к комплексным характеристикам конструкционных материалов становятся все выше и выше, деталям, изготовленным из одного металлического материала, становится все труднее соответствовать всем требованиям к эксплуатационным характеристикам. В связи с постепенным дефицитом ресурсов драгоценных металлов постепенно стали продвигаться и применяться в промышленности биметаллические слоистые композиционные материалы. Благодаря сохранению исходных характеристик каждого слоя металла общие характеристики слоистых металлических композиционных материалов были значительно улучшены, а процесс их изготовления привлекал все больше внимания.
Бронза с высоким содержанием свинца обладает хорошей теплопроводностью, износостойкостью, ударопрочностью и устойчивостью к задирам и широко используется в производстве гидравлических компонентов, таких как цилиндры плунжерных насосов. В то же время, поскольку тип решетки, постоянная решетки и число внешних электронных атомов меди и железа очень близки, они обладают хорошей металлургической совместимостью композиционных материалов. Биметаллический слоистый композитный материал медь-сталь, изготовленный из стали в качестве матричного слоя и бронзы с высоким содержанием свинца в качестве композитного слоя, сочетает в себе превосходные свойства обоих материалов. В настоящее время распространенные методы получения биметаллических слоистых композиционных материалов медь-сталь включают метод взрывного композита, метод прокатки композита, метод диффузионного композита, метод центробежного литья, метод литья из расплава и метод порошкового спекания. Среди них метод взрывной компаундации и метод прокатки в основном используются для изготовления биметаллических слоистых пластин; метод диффузионного компаундирования имеет длительный цикл подготовки, а длительное сохранение тепла может легко вызвать серьезное окисление и потерю свинцовых элементов при горении, а стоимость также высока; метод центробежного литья может легко вызвать макросегрегацию свинцового элемента; порошковая металлургия включает в себя множество процессов, длительный цикл подготовки и высокую стоимость.
Метод литья из расплава композита, при котором два материала нагреваются одновременно, имеет очевидные технические и экономические преимущества при получении биметаллических слоистых композиционных материалов медь-сталь. В этой статье будет изучено влияние конкретных параметров процесса на микроструктуру и свойства биметаллических материалов медь-сталь посредством экспериментов с композитами, литыми из расплава. Законы обеспечивают теоретическую основу для разработки разумного плана плавки и литья биметаллического медь-стали.
1. План испытаний
1.1 Материалы испытаний
Материалы, использованные в тесте, включают бронзу с высоким содержанием свинца CuPb15Sn7 и сталь 45. Химические составы двух материалов приведены в таблице 1. Перед испытанием из стали 45 был изготовлен цилиндр Φ42 мм × 45 мм, на одном конце была обработана канавка Φ32 мм × 7 мм, а из медного сплава был переработан в диск Φ30 мм × 6 мм. После механической обработки он должен пройти такие процессы обработки поверхности, как шлифовка наждачной бумагой, промывка щелочью, травление и погружение в буру при температуре 80 градусов, а затем собрать, как показано на рисунке 1, для испытания на литье.
