Ερμηνεία των επιπτώσεων της διαδικασίας τήξης και χύτευσης στη μικροδομή και τις ιδιότητες των διμεταλλικών σύνθετων υλικών χαλκού-χάλυβα
Περίληψη: Τα σύνθετα υλικά διμεταλλικών στρώσεων από χάλυβα υψηλής μόλυβδος CuPb15Sn7/45 παρασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας τη μέθοδο σύνθετου χυτού τήγματος. Μελετήθηκε η επίδραση παραμέτρων διεργασίας όπως οι συνθήκες θέρμανσης και οι ρυθμοί ψύξης στη διεπιφάνεια σύνθετου υλικού χαλκού-χάλυβα και στις δομικές ιδιότητες. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι όταν η θερμοκρασία φόρτισης του κλιβάνου είναι 900 μοίρες, η θερμοκρασία συγκράτησης είναι 1015 μοίρες, ο χρόνος διατήρησης είναι 5 λεπτά και χρησιμοποιείται ψύξη αζώτου, η διεπιφάνεια χαλκού-χάλυβα έχει εξαιρετικές μεταλλουργικές ιδιότητες συγκόλλησης και η αντοχή σε εφελκυσμό της διεπαφής σε θραύση φτάνει τα 200 MPa. το κράμα χαλκού Η κατανομή των σωματιδίων μολύβδου στην περιοχή είναι σχετικά ομοιόμορφη και η απώλεια καύσης στοιχείου μολύβδου είναι μικρότερη από 1%. η δομή και η κατανομή μεγέθους κόκκων της μήτρας χάλυβα είναι λογικές, παρουσιάζοντας εξαιρετικό σύνθετο αποτέλεσμα τήξης και χύτευσης.
Καθώς οι απαιτήσεις για την ολοκληρωμένη απόδοση των υλικών μηχανικής γίνονται όλο και υψηλότερες, είναι ολοένα και πιο δύσκολο για τα μέρη που κατασκευάζονται από ένα μόνο μεταλλικό υλικό να ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις συνολικής απόδοσης. Σε συνδυασμό με τη σταδιακή σπανιότητα των πόρων πολύτιμων μετάλλων, τα διμεταλλικά στρώματα σύνθετα υλικά έχουν σταδιακά προωθηθεί και εφαρμοστεί στη βιομηχανία. Με βάση τη διατήρηση των αρχικών χαρακτηριστικών κάθε στρώσης μετάλλου, η συνολική απόδοση των σύνθετων υλικών με στρώματα μετάλλου έχει βελτιωθεί σημαντικά και η διαδικασία προετοιμασίας του έχει προσελκύσει όλο και περισσότερη προσοχή.
Ο μπρούτζος υψηλής μόλυβδου έχει καλή θερμική αγωγιμότητα, αντοχή στη φθορά, αντοχή σε κρούση και αντίσταση σε σύσπαση και χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή υδραυλικών εξαρτημάτων όπως οι κύλινδροι αντλιών εμβόλου. Ταυτόχρονα, δεδομένου ότι ο τύπος του πλέγματος, η σταθερά του πλέγματος και ο αριθμός των εξωτερικών ατόμων ηλεκτρονίων χαλκού και σιδήρου είναι πολύ κοντά, έχουν καλή σύνθετη μεταλλουργική συμβατότητα. Το διμεταλλικό σύνθετο υλικό με στρώσεις χαλκού-χάλυβα που παρασκευάζεται με χάλυβα ως στρώμα μήτρας και ορείχαλκο με υψηλή περιεκτικότητα σε μόλυβδο ως σύνθετο στρώμα συνδυάζει τις εξαιρετικές ιδιότητες και των δύο υλικών. Επί του παρόντος, οι κοινές μέθοδοι για την παρασκευή διμεταλλικών σύνθετων υλικών με στρώματα χαλκού-χάλυβα περιλαμβάνουν τη μέθοδο εκρηκτικής σύνθεσης, τη μέθοδο σύνθετου έλασης, τη μέθοδο σύνθετης διάχυσης, τη μέθοδο φυγοκεντρικής χύτευσης, τη μέθοδο χύτευσης με τήξη και τη μέθοδο πυροσυσσωμάτωσης σκόνης. Μεταξύ αυτών, η μέθοδος εκρηκτικής σύνθεσης και η μέθοδος σύνθεσης έλασης χρησιμοποιούνται κυρίως για την παρασκευή διμεταλλικών στρώσεων πλακών. η μέθοδος σύνθεσης διάχυσης έχει μακρύ κύκλο προετοιμασίας και η μακροχρόνια διατήρηση της θερμότητας μπορεί εύκολα να προκαλέσει σοβαρή απώλεια οξείδωσης και καύσης στοιχείων μολύβδου και το κόστος είναι επίσης υψηλό. Η μέθοδος φυγοκεντρικής χύτευσης μπορεί εύκολα να προκαλέσει μακρο-διαχωρισμό του στοιχείου μολύβδου. Η μεταλλουργία σκόνης περιλαμβάνει πολλές διεργασίες, μακρύ κύκλο προετοιμασίας και υψηλό κόστος.
Η σύνθετη μέθοδος χυτεύσεως τήγματος κατά την οποία δύο υλικά θερμαίνονται ταυτόχρονα έχει προφανή τεχνικά και οικονομικά πλεονεκτήματα στην παρασκευή σύνθετων υλικών διμεταλλικών στρώσεων χαλκού-χάλυβα. Αυτό το άρθρο θα μελετήσει την επίδραση συγκεκριμένων παραμέτρων διεργασίας στη μικροδομή και τις ιδιότητες των διμεταλλικών υλικών χαλκού-χάλυβα μέσω πειραμάτων σύνθετων χυτών τήγματος. Οι νόμοι παρέχουν μια θεωρητική βάση για τη διαμόρφωση ενός λογικού σχεδίου σύνθετων υλικών τήξης και χύτευσης διμετάλλων χαλκού-χάλυβα.
1. Σχέδιο δοκιμής
1.1 Υλικά δοκιμής
Τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν στη δοκιμή περιλαμβάνουν ορείχαλκο υψηλής μολύβδου CuPb15Sn7 και χάλυβα 45. Οι χημικές συνθέσεις των δύο υλικών φαίνονται στον Πίνακα 1. Πριν από τη δοκιμή, ο χάλυβας 45 υποβλήθηκε σε επεξεργασία σε κύλινδρο Φ42 mm × 45 mm, κατεργάστηκε μια αυλάκωση Φ32 mm × 7 mm στο ένα άκρο και το κράμα χαλκού υποβλήθηκε σε επεξεργασία σε δίσκο Φ30 mm × 6 mm. Μετά τη μηχανική κατεργασία, πρέπει να περάσει από διαδικασίες επιφανειακής επεξεργασίας, όπως λείανση γυαλόχαρτου, πλύσιμο με αλκάλια, αποξήρανση και εμβάπτιση σε κορεσμένο νερό βόρακα 80 μοιρών και στη συνέχεια συναρμολογείται όπως φαίνεται στο Σχήμα 1 για δοκιμή χύτευσης.
