无铅铋磷黄铜的结构和性能

第３８卷第２期

２００９年４月

有色金属加工

ＮＯＮＦＥＲＲＯＵＳＭＥＴＡＬＳ

ＶＯＩ．３８Ｎｏ．２

ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ

Ａｐｒｉｌ２００９

无铅铋磷黄铜的结构和性能

杨善宏１”，闫亮明３，邓小民１’２

（１．安徽工业大学材料科学与工程学院，安徽马鞍山２４３００２）

（２．安徽工业大学金属材料与ＪＪｎｍ重点实验室，安徽马鞍山２４３００２）

（３．北京有色金属研究总院有色金属材料制备加工国家重点实验室，北京１０００８８）

摘要：通过添加磷和铋代替铅黄铜中的铅制得一种新的环保易切削黄铜。观察其组织结构，研究其力学性

能和切削性能，结果表明，铋以脆且低硬度的化合物分布于晶界，磷和铜形成脆性的共晶组织，它们有利于提

高合金的切削性能。研制合金的抗拉强度、延伸率、断面收缩率分别是２４８．５ＭＰａ、８．５％、８．６７％。该合金

的切屑和ＨＰｂ５９－ｌ相当，形状为ｃ型屑。

关键词：铋；切削性能；磷；黄铜中图分类号：ＴＧｌ４６

文献标识码：Ａ

文章编号：１６７１—６７９５（２００９）０２—００１７—０３

由于铅黄铜具有良好的易切削性能、物理性能、

机械性能得到广泛应用…。在发达国家黄铜管件几

用三相３８０Ｖ电压，其功率为８ｋＷ，最高温度为１３００

℃；用ＤＲＺ一９调节式测温控制器测量熔炼温度，参数

为：３８０Ｖ，三相，８ｋＷ，温度控制范围在１３００℃；石墨

乎占所有管件的９０％悼１。铅黄铜是双相黄铜，其中铅粒分布于晶内和晶界处，废旧铅黄铜中的铅很容易进入河流和土壤中。如果废旧铅黄铜被焚烧，铅会转化成ＰｂＯ进人到空气中。铅黄铜常用来生产供水设

备，在水的冲刷下，游离的铅粒会进入水中¨。。它将

坩锅；车床。

表１研制合金的化学成分

Ｔａｂｌｅ

１

Ｔｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ

ｏｆｔｈｅ

ｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｌｌｏｙ

严重损坏人体健康，所以铅黄铜制品被逐渐限

制＂“’。人们研究通过加锡来消除黄铜中游离的铅，从而消除铅的有害作用。很明显，通过这种方法，铅的有害作用不能被完全消除。发达国家已经立法逐

制备试样工艺：炉温升到８００ｏＣ一石墨坩埚放人炉中预热一预热５ｍｉｎ＇＋坩埚出炉加人Ｈ６３—８００

℃入炉＿‘升温到ｌ

１００

ｑＣ时取出坩埚一加入ＣＵＰｌ４、

渐禁止铅黄铜制品在供水系统和玩具中使用。最终，铅黄铜将被无铅黄铜代替。美国、日本、德国已经在做这方面的研究，并研制出无铅易切削黄铜。美国研制出铋硒黄铜，日本研制出无铅铋黄铜，含硅快削黄铜∞“１。本文通过添加磷和铋元素来提高黄铜的切削性能，从而研制出能代替铅黄铜的合金。１

锌和铋搅拌到半固态入炉一升温到１２００℃，保温５ｍｉｎ－＋出炉搅拌浇注。

２试验结果及分析

２．１

组织分析

图１（ａ）是试样放大３００倍时ＳＥＭ背散射电子

试验过程

试验材料

本试验在ＨＰｂ５９．１的基础上添加铋和磷，试验所

像，图中的小白点是铋粒，铋粒均匀地分布于整个视场中。图１（ｂ）是放大２０００倍的ＳＥＭ电子像，可以清楚看出铋粒以球状和块状分布于晶界处。

单纯添加铋和铅到黄铜中，它们在黄铜中的存在方式不同，铅是以颗粒状分布在黄铜合金的基体中，而如果单纯以铋代替铅加入黄铜中，铋在合金中将以薄片状存在于晶界处＂。’，这可能与它们的表面张力有关。如图２所示，在凝固后期低熔点组元铅和铋仍以液态存在于晶界，当低熔点组元的界面张力盯，ｃ与铜晶体的表面张力矿。。达到平衡时，二面角０与表面

１．１

采用的原材料为Ｈ６３、纯锌、纯铋、铜磷中间合金。制得的磷铋黄铜的化学成分如表ｌ所示。

１．２试验方法和设备

合金熔炼用ＳＲＪ一８一１３型高温箱型电阻炉，采

收稿Ｅｌ期：２００８—１２－０６

万方数据

１８

有色金属加工第３８卷

张力的关系满足下式‘８１：

ＣＯＳ（８／２）＝ｏｒ。／２盯，ｃ

Ｆｉ．……舭啪ｘｓ分析

ｇ．１

ＴｈｅＳＥＭａｎｄＤＸＳｔｈｅｍａｄｅ。

ａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｌｌｏｙ

当Ｏ＇ｃｃ＞矿，ｃ、日变，ＪＸ、，Ｏ＇ＣＣ远远大于矿，ｃ时，口趋于

Ｏ，或者说低熔点组元完全润湿晶体，凝固后会呈薄膜状分布于晶界。磷在铜中的固溶度较大，但不溶解于铋，而且它们的表面能明显低于铜，故它能降低铜的

衣ＩＲＩ张刀。

２・２合金的切削性能

把制备好的试样在普通车床上进行车削，ｘ，ｔ比其

切屑来评判其切削性能。车削参数列于表２。

万方数据

图２相间二面角与表面张力

Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｔｅｎｓｉｏｎａｎｄｄｉｈｅｄｒａｌａｎｇｅｌａｍｏｎｇｐｈａｓｅｓ

寰２车削工艺参数

Ｔａｂｌｅ２

Ｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓ

在相同的切削参数下进行切削实验，获得的研制合金和ＨＰｂ５９一ｌ的切屑形貌如图３所示。研制合金和ＨＰｂ５９－１的切屑都非常小。可以看出所研制合金的切屑与铅黄铜的切屑相当，都为直径较小的“Ｃ”型屑，但研制合金的切屑更加光洁。

图３切屑形貌

Ｆｉｇ．３Ｔｈｅｃｈｉｐｐａｔｔｅｒ

根据合金的切削原理，细小的铅粒均匀分散在铅黄铜的晶界和晶内，铅粒在刀刃的接触线上，铅粒很容易断屑，并降低合金与刀具的粘着。由于铅的熔点低（３７２．５℃），在刀刃与切屑的接触区域温度较高，铅粒在极端的时间内熔化，起到断屑和润滑的作用。铋同铅黄铜中的铅粒一样，不同之处在于这里的铋本

耋萎差鬻瓣篙嘉：嚣骁尝笔

身是一种较脆，硬度较低的金属，因此它的存在可视

炷欲Ｉ工＇肌／Ｖ世／Ｊ禾。ｒ’怀，Ｊ，土，ｙｌ’一ｏ，

驯“职业俐

成许多弱化微区‘９１，在温度较低的剪切区，这些铋粒

是很好的内部固体断裂剂。根据这一机理，切削这类材料时，在刀刃的接触线上就有大量脆而硬度低的铋粒存在，相当于减小了切削层面积．使得刀具磨损减小，切削温度和切削力降低，已加工表面粗糙度也减小。这些铋粒分割基体后，促使剪切滑移变得容易，故剪切角增大，７Ｊ一屑接触长度因此减小，使得切屑变的短小。另外，分布于晶界上的脆性铜磷共晶组织也能改善黄铜的切削性能。从图１的能谱图谱分析

结果可以看出。磷元素全部集中在晶界处，与铜形成

第２期有色金属加工

１９

共晶组织，而晶内不含磷。这也证实了在铜合金中添加的磷，在室温下几乎是不溶于铜，而以铜磷共晶组

３

结论

织存在于晶界上，降低了晶界的强度。当切削时，脆

而硬度低的铜磷共晶组织特别容易断屑。①合金中白色的第二相以球状和块状分布于合

２．３合金的力学性能

金的晶界和晶内，这些第二相脆而硬度低，有利于提该合金的力学性能列于表３。

高合金的切削性能；

表３研制合金和ＨＰｂ５９．一１的力学性能

②磷元素的存在使得铋在合金中以球状和块状

Ｔａｂｌｅ３

Ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅ分布于合金的晶界和晶内；

ｍａｄｅａｌｌｏｙ

ａｎｄ

ＨＰｂ５９—１

③合金的抗拉强度、延伸率、断面收缩率分别为

２４８．５ＭＰａ、８．５％、８．６７％。

参考文献

［１］田荣璋．王祝堂．铜合金及其加工手册［Ｍ］．中南大学出版社，

从设备表盘中不能读出屈服强度，从表３中看２００２，５：１０９—１１３

出，研制合金的断面收缩率为８．６７％，延伸率为［２］Ｋｏｎｈｉｎ

ＧＶ．Ｆｅｒｇｕｓｏｎ

ＪＦ，ＬａｎｃａｓｔｅｒＮ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｎａｔｕｒａｌｏｒｇａｎｉｃ

８．５％，表明研制合金的塑性相对较差。一方面由于ｍａｔｔｅｒ

ｏｎ

ｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆｌｅａｄｅｄｂｒａｓｓｉｎ

ｐｏｔａｂｌｅ

ｗａｔｅｒ【Ｊ］．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ

铋在合金中的硬度小，它的强化作用比较小，另外脆Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０００．４２：５３—６６

［３］Ｋａｒａｌｅｋａｓ

ＰＣ。Ｃｒａｕｎ

ＧＦ．Ｌｅａｄａｎｄｏｔｈｅｒｔｒａｃｅｍｅｔａｌｓｉｎ

ｄＨｎｋｉｎｇ

性的球状含铋化合物分散在晶界，它们降低了合金的ｗａｔｅｒ

ｉｎｔｈｅ

ｂｏｓｔｏｎ

ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ＾他－［Ｊ］．ＮｅｗＥｎ亩ＷａｔｅｒＷｏｒｋｓ

塑性，同时脆性的磷铜共晶组织也降低了合金的

Ａｓｓｏｅ，１９７６．５０：１６—２５

塑性。

［４］徐幼云（译）．饮水与健康［Ｍ］，北京人民卫生出版社，１９８３，８一１１合金的抗拉强度见表３，研制合金比ＨＰｂ５９一ｌ［５］Ｐｅｔｅｒｓ．Ｄ．Ｎｅｗ

ｂｉｓｍｕｔｈ／ｓｅｌｅｎｉｕｍｒｅｄｂｒａｓｓａｌｌｏｙｓｓｏｌｖｅｌｅａｄ

ｃｏｎｃｅｒｎａ

略低，铋形成的化合物在晶界上起分离作用，降低了［Ｊ］，Ｍｏｄ

Ｃａｓｔ，１９９７，８７：５７—６３

［６］杨晓婵．日本开发无铅、低铅黄铜合金［Ｊ］，现代材料动态．２００２．

合金的强度，分布在晶内的脆性相也降低了合金的强１ｌ：８

度。根据强度理论，分布在晶内的第二相对合金的强

［７］Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ

Ｔ．Ｆｕｒｕｙａ

Ｍ．Ｏｋｕｂｏ

Ｔ．Ｄｒｉｌｌｉｎｇｏｆｌｅａｄ

ｆｒｅｅｂｒａｓｓａｌｌｏｙ

度的影响是相对的，这主要取决于第二相的强度，球

“ＥＣＯＢＲＡＳＳⅥＪ］．Ｊｏｕｒｎａｌ

ｏｆ

Ｊａｐａｎ

Ｒｅｓｅａｒｃｈ

Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒ

Ａｄｖａｎｃｅｄ

状脆性铋化物分布在晶界，降低了合金的强度，另外Ｃｏｐｐｅｒ－ｂａｓｅＭａｔｅｒｉａｌｓ

ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃ，２００２．４１（１）：７６—８０

脆性的磷铜共晶组织也大大降低合金的强度。

ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＰｒｏｐｅｒｔｙｏｆＬｅａｄ－ｆｒｅｅＢｉｓｍｕｔｈＰｈｏｓｐｈｏｒｕｓＢｒａｓｓ

ＹＡＮＧＳｈａｎ．ｈｏｎ９１”，ＹＡＮＬｉａｎｇ．ｍｉｎ９３，ＤＥＮＧＸｉａｏ．ｒａｉｎｌ，２

（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍａａｎｓｈａｎ。Ａｎｈｕｉ，２４３００２，Ｃｈｉｎａ）（２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ

ｆｏｒ

ＭｅｔａｌＭａｔｅｒｉａｌａｎｄＰｒｏｃｅｓｓ，Ａｎｈｕｉ

Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ），；Ｍａａｎｓｈａｎ，Ａｎｈｕｉ，２４３００２，Ｃｈｉｎａ）．

（３．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎａｎｄＰｒｏｃｅｓｓｏｆＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌｓ，ＧｅｎｅｒａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒ

Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ

Ｍｅｔａｌｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１００８８，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢｙｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｎｇＰａｎｄＢｉｆｏｒＰｂｉｎｔｏｔｈｅｂｒａｓｓＨＰｂ５９－１．ａｎｅｗｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅａｎｄｆｒｅｅ・ｃｕｔｔｉｎｇｂｒａｓｓｗａｓ

ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｏｂｓｅｒｖｉｎｇｉｔｓｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｓｔｕｄｙｉｔｓｍｅｃｈａｎｉｃｓｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｃｕｒｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔＢｉｓｍｕｔｈｉｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｉｎ

ｇｒａｉｎｂｏｕｎｄａｗｉｎ

ｔｈｅｆｏｒｍ

ｏｆｂｒｉｔｔｌｅａｎｄｌｏｗｈａｒｄｎｅｓｓｃｏｍｐｏｕｎｄ

ａｎｄｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ

ｆｏｒｍ

ｔｈｅｂｒｉｔｔｌｅ

ｅｕｔｅｃｔｉｃ

ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ

ｗｉｔｈ

ｃｏｐｐｅｒ．Ｔｈｅｙ

ａｒｅｈｅｌｐｆｕｌｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇ

ｐｒｏｐｅｒｔｙ

ｏｆ

ａｌｌｏｙ．Ｔｈｅ

ｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ，

ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆ

ａｒｅａ

ｆｏｒｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｌｌｏｙ

ａｒｅ

２４８．５ＭＰａ、８．５％、８．６７％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＣｕｔｔｉｎｇｏｆｔｈｅａｌｌｏｙｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｓｔｏＨＰｂ５９－１

ｗｉｔｈＣ－ｓｈａｐｅｃｈｉｐ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｉｓｍｕｔｈ；ｍａｃｈｉｎａｂｉｌｉｔｙ；ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ：ｂｒａｓｓ

万方数据

无铅铋磷黄铜的结构和性能

作者：作者单位：

杨善宏， 闫亮明， 邓小民， YANG Shan-hong， YAN Liang-ming， DENG Xiao-min

杨善宏,邓小民,YANG Shan-hong,DENG Xiao-min(安徽工业大学材料科学与工程学院,安徽马鞍山,243002;安徽工业大学金属材料与加工重点实验室,安徽马鞍山,243002)， 闫亮明,YANLiang-ming(北京有色金属研究总院有色金属材料制备加工国家重点实验室,北京,100088)有色金属加工

NONFERROUS METALS PROCESSING2009，38(2)0次

刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

参考文献(7条)

1.田荣璋.王祝堂 铜合金及其加工手册 2002

2.Korshin G V.Ferguson J F.Lancaster N Influence of natural organic matter on the corrosion ofleaded brass in potable water 2000

3.Karalekas P C.Craun G F Lead and other trace metals in drinking water in the boston metropolitanarea 1976

4.徐幼云 饮水与健康 1983

5.Peters D New bismuth/selenium red brass alloys solve lead concerns 19976.杨晓婵 日本开发无铅、低铅黄铜合金 2002(11)

7.Matsumoto T.Furuya M.Okubo T Drilling of lead free brass alloy "ECOBRASS" 2002(01)

相似文献(10条)

1.期刊论文 覃静丽.肖来荣.易丹青.舒学鹏.QIN Jing-li.XIAO Lai-rong.YI Dan-qing.SHU Xue-peng 铋对无铅易切削黄铜性能的影响 -材料科学与工程学报2008,26(3)

考察了0.3～0.9%的铋对无铅铋黄铜合金力学性能、切削性能的影响.通过力学性能的检测和切削性能的测定,表明随着铋含量的增加,合金的强度没有显著变化,延伸率降低,硬度增加,切削性能得到改善.添加了0.3%Ti的铋黄铜中,0.6%的铋含量的易切削黄铜力学性能适中,且切削性能与铅黄铜相当,具有广阔的应用前景.

2.期刊论文 钟建华.丁志勇.魏小伟.Zhong Jianhua.Ding Zhiyong.Wei Xiaowei 环保铋黄铜中各元素含量对切削性能的影响 -特种铸造及有色合金2010,30(2)

研究环保Bi黄铜中各元素含量对切削性能的影响,对合理选择其化学成分具有重要的意义.试验表明,随着Cu含量的提高其切削性能逐渐下降;随着Bi含量的提高其切削性能逐渐提高;随着稀土含量的增加其切削性能先减少后增加,且稀土含量在0.03%和0.09%时的效果相同.

3.学位论文 覃静丽 无铅易切削铋黄铜的制备及腐蚀、切削性能研究 2008

以制备一种新型的无铅易切削铋黄铜合金为目的，以替代现有应用广泛的易切削铅黄铜。采用熔铸挤压的方法制备了易切削铋黄铜棒材，利用XRD、金相显微镜、扫描电镜、动电位极化和交流阻抗等方法研究添加Ti、Al、Ce对铋黄铜的微观组织及耐蚀性的影响。并利用电子万能试验机、金属切削机床等仪器测试了材料的力学性能和切削性能，着重研究了合金的腐蚀过程和切削机理，得出如下研究结果：

1)Ce对Cu-Zn-Bi合金铸态组织的细化作用明显，Al对合金加工后的组织具有一定的细化作用。添加了Al的铋黄铜的抗拉强度、屈服强度较Cu-Zn-Bi、Cu-Zn-Bi-Ce和Cu-Zn-Bi-Ti高，合金的塑性较好。

2)Cu-Zn-Bi合金中铋主要以薄膜状存在合金中，而Al、Ce的添加使得Bi的反润湿效应明显，添加了Ti、Al、Ce后，薄膜状的铋减少，主要以颗粒状存在于合金中。Cu-Zn-Bi和Cu-Zn-Bi-Al的平均脱锌层厚度在300μm左右，而Cu-Zn-Bi-Ce的耐腐蚀性能较差，脱锌层的平均厚度大于1000μm。

3)分别研究了Cu-Zn-Bi和Cu-Zn-Bi-Al合金在1.0％CuCl2溶液中的微观腐蚀形貌，发现挤压态合金的腐蚀表面存在一定的微裂纹，分析了腐蚀表面裂纹形成的微观机制，认为其主要是腐蚀过程和样品中的拉应力共同作用的结果。测量其在1.0％CuCl2溶液中的开路电位，分别为-40.72mV和-144.67mV。 4)研究了Cu-Zn-Bi和Cu-Zn-Bi-Al合金在1.0％CuCl2溶液中不同浸泡时间的交流阻抗图谱，分析表面膜形成过程，得到腐蚀的等效电路图。由腐蚀过程可知，其表面膜在腐蚀6h前形成，6h后被溶液中的Cl-侵蚀，表面膜破坏。Cu-Zn-Bi-Al合金中的表面膜先于Cu-Zn-Bi中的表面膜形成，Al的加入有利于合金中保护膜的生成。

5)根据脱锌层厚度计算了添加不同合金元素的铋黄铜中锌的扩散系数，其扩散系数的数量级在10-10～10-9之间，Cu-Zn-Bi-Al的扩散系数较Cu-Zn-Bi的小，而Cu-Zn-Bi的扩散系数较Cu-Zn-Bi-Ce的小。

6)Cu-Zn-Bi-Ti合金中，随着铋含量的增加，合金的切削性能提高：Cu-Zn-Bi-Al的切屑细小，呈针状，三向切削力均小于HPb59-1，切削性能优异；Cu-Zn-Bi-Ce的切屑主要呈螺旋状和小片状，但其切削力较HPb59-1有所增大。

7)研究了切削热对变形区的影响，发现切削变形时，在铋颗粒中产生的热应力，在温度变化很小时已经超过了铋颗粒的屈服应力，使铋颗粒发生变形。并应用Griffith的断裂理论计算了断屑时铋颗粒的临界尺寸，计算得到只要铋颗粒的尺寸达到0.3446μm时，切屑发生断裂。

8)所制备的Cu-Zn-Bi-Al合金具有较高的强度、塑性，耐腐蚀性能良好，并具备优异的切削性能，达到了预期的性能指标，可以替代现有的广泛应用的铅黄铜，具有一定的应用前景。

4.期刊论文 唐生渝.闫静.李文兵.周世杰.TANG Sheng-yu.YAN Jing.LI Wen-bing.ZHOU Shi-jie 替代HPb59-1的铋黄铜开发及性能 -有色金属加工2006,35(3)

为顺应形势,我公司开发了可用于替代传统铅黄铜HPb59-1的无铅易切削铋黄铜,其w(Pb)＜0.01%,铅浸出量＜0.004mg/L,机械性能及切削性能不低于

HPb59-1.加锰后,不但进一步强化了合金的机械性能,而且提高了耐脱锌性.在此基础上,开发了铋黄铜的加工工艺,试制出了热轧材、挤压材及拉拔线材.

5.期刊论文 李文兵.唐生渝.闫静.赵桢.沈保罗.LI Wen-bing.TANG Sheng-yu.YAN Jing.ZHAO Zhen.SHEN Bao-luo 热挤压铋黄铜的显微组织及性能研究 -热加工工艺2006,35(8)

采用工频感应炉熔炼,半连续铸造+热挤压的方法生产铋黄铜棒,并分析了其显微组织,测定了力学性能和切削加工性.研究结果表明,采用半连续铸造+热挤压的方法生产出的铋黄铜棒显微组织由α相、β相和少量单质铋相组成,其力学性能和切削加工性能与HPb59-1黄铜相当,完全可以代替HPb59-1黄铜,从而有利于环境保护.

6.会议论文 刘柏雄.陈辉煌.张丽娜 无铅易切削稀土黄铜的研究 2006

介绍了无铅易切削稀土黄铜的制备工艺及方法,检测结果表明用该工艺制备的无铅易切削稀土黄铜具有良好的力学性能和机加工性能;通过物相分析与组织形貌分析,合理解释了稀土与铋改善铜合金切削性能的机理.

7.学位论文 张路怀 60Cu-Zn-xMg合金组织与性能研究 2009

铜及铜合金由于具有一系列的优良性能：电导率与热导率高、耐腐蚀性能强、加工成型性能好、强度高等，在国民经济的各个部门获得了广泛的应用。铅黄铜因其优异的力学性能和切削性能而广泛应用，由于含有害元素铅，铅黄铜的应用受到极大限制，研制开发无铅易切削黄铜是当前世界各国共同关注的焦点，已成为材料工作者的重要研究课题。因此，论文作者采用熔铸、挤压的方法制备了Cu-Zn-Mg、Cu-Zn-Mg-Al和Cu-Zn-Mg-Bi系列镁黄铜合金，借助光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、差热分析仪、X射线衍射仪以及硬度计等手段，研究了镁对铜镁合金相转变、相组成、组织演变、熔点的影响，分析讨论了不同镁含量的镁黄铜微观组织、力学性能、切削性能及耐腐蚀性能，同时研究了少量铝、铋对镁黄铜微观组织、力学性能、切削性能和耐腐蚀性能的影响，初步探讨了镁黄铜切削机理和腐蚀机理。主要结论如下：

1）针对目前广泛使用的Hpb59-1铅黄铜设计了60Cu-Zn-xMg系列合金，研究了合金中α→β相转变过程的微观组织演变，测量并分析了镁含量对合金相变点和熔点的影响。结果表明：在60Cu-Zn-xMg合金中，随着镁含量的增加，合金物相组织出现变化，由α相和β相双相组织逐渐变为三相组织（α相、β相和Cu2Mg相）。当镁黄铜中镁含量低于0.8wt％时，合金由α和β双相组成；当镁黄铜中镁含量大于1.6wt％时，合金由α、β和Cu2Mg三相组成。随着镁含量的增加，合金α→β相转变温度降低。随着镁含量的增加，60Cu-Zn-xMg合金熔点呈下降趋势。

2）采用熔铸挤压的工艺制备了60Cu-Zn-xMg合金，分析了合金微观组织变化及其力学性能，同时研究了添加少量铝、铋对镁黄铜微观组织及力学性能的影响。结果显示：60Cu-Zn-xMg三元体系中，当镁含量为1.6wt％时，镁黄铜综合力学性能较好，晶粒较为细小，细晶强化明显，抗拉强度较高。添加微量铋元素后，铋颗粒主要分布在β相以及α相与β相交界处，合金塑性有所下降。微量铝元素的添加，可以使镁黄铜晶粒细化，合金强度有一定提高。

3）对镁黄铜系列合金的切削性能进行了测试，研究了其它因素对合金切削性能的影响，并初步探讨了合金的切削机理。结果表明：60Cu-Zn-xMg三元体系中，随着镁含量的增加，合金切屑变小，切削力变小，镁黄铜切削性能逐渐提高。添加铝和铋元素均使镁黄铜切屑更加细小，切削力降低，切削性能提高，其中60Cu-Zn-2.4Mg-0.3Al的切削性较好。切深对合金切削力影响较大，其次是进给量，切削速度影响较小。根据Griffith的脆性断裂理论计算出含Cu2Mg相颗粒的临界尺寸为0.70μm。

4）通过分析合金的脱锌层厚度来评判镁黄铜的耐腐蚀性能，初步研究了不同合金元素对合金腐蚀性能的影响。结果显示：在60Cu-Zn-xMg_元合金中，随着镁含量的增加，脱锌层厚度增加，镁黄铜耐腐蚀性能下降。添加少量铝元素的60Cu-Zn-2.4Mg-0.3Al合金耐腐蚀性能较好。

5）通过优化60Cu-Zn-xMg体系中镁的含量，根据所制备合金的力学性能、切削性能和腐蚀性能，优化镁元素含量。结果表明：60Cu-Zn-xMg三元体系中，添加2.4wt％Mg合金综合性能优良，抗拉强度为494.39MPa，屈服强度为388.56Mpa，伸长率为9.03％，硬度HV为139.5，切屑细小，呈碎块状，颗粒大小较为均匀，约为0.5mm，切削性能较好，横向和纵向平均腐蚀深度为863.8μm和1213.8μm（国家标准GB10119-88）。

6）在最优化60Cu-Zn-xMg体系合金的基础上，对比研究了添加少量铝元素和铋元素对所制备合金的力学性能、切削性能和腐蚀性能的影响。结果表明：添加0.3wt％铝元素的60Cu-Zn-2.4Mg-0.3Al四元合金综合性能优异，抗拉强度为542.73MPa，屈服强度为375.24Mpa，伸长率为8.16％，硬度HV为153，切屑细小，呈碎块状，颗粒大小较为均匀，约为0.4mm，切削性能较好，横向和纵向平均腐蚀深度为588.0μm和643.8μm（国家标准GB10119-88）。

8.期刊论文 闫亮明.邓小民.YAN Liang-ming.DENG Xiao-min 环保易切削黄铜的研究 -有色金属加工2007,36(1)

传统的易切削黄铜多为铅黄铜,其对环境和人类健康所造成的危害已引起社会的普遍关注,急需找到铅黄铜的替代品.本文综述了铅黄铜的易切削原理和环保易切削黄铜的研究现状,提出了今后的研究思路.

9.期刊论文 肖来荣.舒学鹏.易丹青.张路怀.覃静丽.胡加瑞.XIAO Lai-rong.SHU Xue-peng.YI Dan-qing.ZHANGLu-huai.QIN Jing-li.HU Jia-rui 无铅易切削铋锑黄铜的组织与性能 -中南大学学报（自然科学版）2009,40(1)

采用熔铸、挤压的方法生产出以Bi和Sb代铅的环保型易切削黄铜棒材.利用扫描电镜、光学显微镜等手段对易切削黄铜的微观组织进行观察分析,并对其力学、脱锌和切削性能进行研究.结果表明:添加的Bi和Sb主要以单质或化合物方式存在于无铅黄铜的相内和相界处,Bi以单质颗粒存在于相界处,Sb以化合物形式存在于相内,这对提高合金切削性能有利;添加Bi和Sb黄铜的抗拉强度为478.9 MPa,伸长率为15.1%,断面收缩率为29.3%,屈服强度大约为295 MPa;添加Bi和Sb黄铜的切削性能比HPb59-1铅黄铜的优,合金的脱锌腐蚀性能良好,脱锌层厚度约为323μm.

10.期刊论文 杨斌.张丽娜.刘柏雄.熊仕显.YANG BIN.ZHANG Lin-a.LIU Bai-xiong.XIONG Shi-xian 无铅易切削硒铋黄铜的研究 -热加工工艺2007,36(1)

介绍了无铅易切削硒铋黄铜的制备工艺,于中频感应炉中制备了无铅易切削硒铋黄铜铸锭,并对其组织和力学性能以及抗腐蚀性进行了测定.结果表明,铋以铜铋中间合金形式在1 200℃加入时,铋均匀分布在铜合金中.该工艺制备的无铅易切削硒铋黄铜具有较HPb59-1好的力学性能、机加工性能和抗脱锌腐蚀性能.通过物相与组织形貌分析,解释了铋改善铜合金切削性能的机理.

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下载时间：2011年1月6日