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QBe2合金大规格扁锭铍含量及硬度均匀性分析论文

发布时间:2021-12-08 11:47:28 文章来源:SCI论文网 我要评论














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 摘  要 :利用正常生产工艺生产的铸锭, 通过截取其中一片断, 检测其化学成分, 并利用minitab 软件绘制 3D 曲面图, 得知目前 工艺生产的 QBe2 合金大规格扁锭铍含量比较均匀,满足要求。同时对样品进行硬度检测,得出硬度分布均匀,无异常。为后续 的生产提供的可靠的理论依据。

关键词 :QBe2 合金 ;大规格 ;含量 ;硬度 ;均匀性

铍青铜具有优异的机械性能、物理性能及化学稳定性,是一 种重要的弹性材料,广泛用来制造继电器中的弹性零件及其它 重要零件 [1]。铍青铜是适用于热处理的合金。在固溶状态下,它 具有良好的塑性, 再经时效后可获得高的强度、硬度、弹性模数、 弹性极限、疲劳极限及蠕变抗力,同时还具有满意的导电性、导 热性及抗蚀性 [2]。

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在铍青铜生产过程中,因铍极容易偏析,因此造成化学成分 不均,从而引起后续生产过程中的力学性能不均等一系列问题 [3]。 因此,需要在熔铸时除了保证化学成分满足要求外,还要保证化 学成分均匀,不出现偏析 [5]。本文对目前公司现行工艺下生产的 QBe2合金大规格扁锭的均匀性进行分析, 为后续生产打下基础。

1  实验材料及方法

试验所用材料为标准阴极铜;牌号为 CuBe-1 的铍铜母合金; 牌号为Ni9996 的电解镍, 及其他必要的中间合金、返回料等。

试验采用 3.5t无芯工频感应炉熔炼、立式液压半连续铸造 机铸造。

在生产过程中按照铜 + 镍 + 旧料先熔化,然后再添加铍铜 母合金熔化的顺序进行。

在熔铸过程中选用鳞片石墨进行覆盖,全部熔化后经静置、 扒渣、成分调整等过程后, 开始浇铸, 直至完成生产。

有制样要求的检测过程, 严格按照检测要求取样、制样。

2  分析与讨论

选取上述生产工艺生产的铸锭,确保炉前分析的化学成分 满足 GB/T5321 中对于 QBe2合金的要求。然后在该铸锭长度方 向上沿铸锭的截面随机切取一片,并将这一片均匀地等分成 40 个小样, 如图 1所示。

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2.1  铸锭化学成分分析

对制好的40 个样品,分别取样,利用ICP-900 型光谱仪检测 其铍含量, 如表 1所示 [4]。

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从表 1 可以看出 :其铍含量波动不大,均值为 1.92%,最大 值为 1.94%, 最小值为 1.90%, 极差为 0.04%, 由此可知每一个样 品之间的化学成分波动不大,在可接受的范围内。对于检测结 果,利用minitab 软件绘制 3D 曲面图, 如图2 所示, 可知 :在铸 锭截面上,无论是哪一块区域,其铍含量波动不大,均在可接受 的范围内。
 
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从图2 可以看出 :铍含量在横截面上的波动是随机的,没有 任何规律, 考虑到检测的系统误差, 可以得出 :化学成分在横截 面上的分布是均匀的, 没有出现偏析等铸造问题。

2.2  铸锭固溶后硬度分析

对所取的样经过 790℃ ×2h 固溶处理后进行硬度检测,其 结果如表2所示 :。
 
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由表2 可知 :QBe2 合金扁锭的样本在固溶后的HV硬度均 值为 119.3,最大值为 124.3,最小值为 115.0,极差为 9.3,除去检 测误差,可以确定,硬度分布比较均匀,且满足YS/T323标准中 对于软态物料的硬度要求。

2.3  铸锭时效后硬度分析

对固溶后的样品时行 330℃ *3h 的时效处理后,检测其力学 性能, 其结果如表 3所示。
 
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从表 3 可以看出 :经 330℃ *3h 的时效处理后,其硬度值 (HRC) 均值为 37.6, 最大值为 38.6, 最小值为 36.3, 极差为 2.3。 除去检测误差,可以确定,硬度分布比较均匀,且满足时效态物 料的硬度要求。

3  结论

(1)公司目前熔铸工艺下生产的 QBe2 合金大规格扁锭,其 铍含量在铸锭中的分布相对比较均匀, 基本上没有偏析, 满足后 续生产需求。

(2)在目前工艺下生产的 QBe2 合金大规格扁锭,无论是固 溶热处理, 还是时效热处理后的硬度值均满足要求, 且不存在性 能不均的现象。

(3)由此可知 :公司目前的熔铸工艺相对合理,生产的 QBe2合金大规格扁锭在铍含量和硬度相对比较均匀,很好的满 足了后续的生产加工需求。

参考文献

[1]  吴文博 , 焦晓亮 , 马俊杰 , 等 . 退火工艺对铍青铜组织性能的影响 [J]. 热加工工 艺 ,2012,41(12):149-150.
[2]  陈乐平 , 周全 . 铍铜合金的研究进展及应用 [J]. 热加工工艺 ,2009,38(22):14-18.
[3]  吴文博 , 闫永 , 曹虎成 , 等 . 光伏用高抗拉强度、低屈服强度铜带生产工艺研究 [J]. 热加工工艺 .2020(04) :133-135.
[4]  郑子樵. 材料科学基础 [M]. 长沙 : 中南大学出版社 ,2005.
[5]  吴文博 , 崔书辉 , 郑学清等 . 某发动机用 Cu-Ni-Si 生产工艺的确定 [J]. 有色金属 科学与工程 .2020(02).

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