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铝青铜因具有优良的力学性能和耐磨性、耐蚀性和抗氧化性在机械工业、飞机和汽车制造工业、船舶和海洋工业中都得到了广泛的应用。随着现代工业的飞速发展,机械产品对铝青铜的性能要求也越来越高,传统的牌号的铝青铜如QAl10-3-1.5和QAll10-4-4等已经难以满足某些特殊工况条件下的使用要求。 因此,许多科研人员正致力于新型铝青铜的开发,本课题组也研究开发一种应用于制造模具的、高强度的、高硬度的新型铝青铜合金。本文研究了该模具铜合金在铸态下的组织结构与力学性能的关系、均匀化退状态下的组织演变过程及优化其热处理工艺。结果表明: 1.该铝青铜铸态下的组织为(α+β′+γ2+K)。铸态下存在不平衡相、存在着过饱和的难溶元素和枝晶偏析,除了以上三种情况外,晶界和枝晶界上还有难溶元素的金属间化合物、杂质相、非金属夹杂等。该铝青铜铸态下硬度、强度较高,韧性较低。晶粒大小、α相含量、γ2相分布及K相的形状等影响着铝青铜铸态下的力学性能。铸态下铝青铜的晶粒为0.000475cm,晶粒粗大会使该铝青铜的塑性和韧性同时降低;α相含量少,γ2粗大并沿晶界分部是导致该铜合金脆性的主要原因:合金中的K相,主要起弥散强化的作用,合金中花状K相较大,在一定程度上恶化了合金的性能。 2.低温均匀化退火态的组织仍为β′、α、γ2、K,该铝青铜低温退火下仍表现为强度、硬度高,冲击韧性有明显下降的趋势。 3.在加热温度变化,保温时间不变的一组均匀化退火实验中,980℃均匀化退火转变的最完全,但由硬度实验和冲击韧性实验可以看出在950℃时性能最好。 4.在加热温度不变,保温时间变化的一组均匀化退火实验中发现保温时间对k相影响较大,当950℃、20h保温时k相完成了析出、长大、分裂、再聚集的过程,完全均匀化;当950℃、2h保温时基体相为(α+γ2)、α、γ2,均匀化完全,保温时间继续增加时初晶的γ2相粗化。从测得的硬度可以看出,在950℃、2h保温时硬度最高。 5.最佳的热处理工艺是:(950℃、2h、油淬)+(500℃、5h、空冷),在此工艺下硬度为41.17HRC,冲击韧性为0.713kgf.m,抗拉强度为625Mpa。达到硬度最大值45.84 HRC的工艺是(950℃、2h、油淬)+(580℃、5h、空冷);达到冲击韧性最大0.723 kgf.m的工艺是(950℃、2h、油淬)+(460℃、1h、空冷)。