专利名称：一种提高ZCuSn10P合金冷热疲劳性能的方法
技术领域：
本发明属于锡青铜材料制备技术领域，特指一种提高ZCuSnlOP合金冷热疲劳性能的方法。
背景技术：
机械零件的失效事故往往会造成生命和财产的巨大损失。断裂、腐蚀、磨损是机械零件和工程构件的三种主要失效形式。其中，断裂是一种“爆发病”，而绝大多数断裂是因为疲劳引起，在机械零部件的断裂失效总数中，疲劳失效占50-90%，在某些工业部门，疲劳失效甚至可占断裂事件的80-90%。零件在服役过程中，不可避免的受到热冲击载荷的作用， 因此，热疲劳成为零件失效的主要原因之一。一般来说，影响材料热疲劳的因素主要有工作环境，材料的结构以及零件的几何尺寸等。国内外对于ZCuSnlOPldO-l锡青铜)的研究主要集中在摩擦磨损方面，而对于其热疲劳性能却未见报道。为了更好的应用推广ZCuSnlOP 合金，有必要了解其在冷热疲劳作用下的失效过程。本发明开发出一种提高ZCuSnlOP合金冷热疲劳性能的方法，其目的是立足于提高ZCuSnlOPl合金的使用寿命来提高整机性能， 针对ZCuSnlOP合金的不同热处理条件下的疲劳性能对比测试，探讨其冷热疲劳性能，从而降低故障率、延长零部件使用寿命。
发明内容
本发明的目的是开发出一种提高ZCuSnlOP合金冷热疲劳性能的方法，其特征为， ZCuSnlOP合金成分为(重量百分比)Sn9-ll. 5^^0.5-1%,其余铜。采用中频感应熔化炉石墨坩埚进行熔化，将全部纯铜加入石墨坩埚内，熔化成铜液后升温至1250°C左右，用全部磷铜的60%对铜液进行脱氧，然后加入锡，最后补加余下的40%磷铜进行终脱氧，改善流动性，出炉温度1250°C左右进行浇注，浇注温度不低于1200°C。对浇注冷却后的工件进行线切割方法取样，试样尺寸为40mmX IOmmX 5mm，是有预制裂纹的缺口试样，缺口长3mm， 试样形状及尺寸如
图1所示。第1组试样不作任何处理，保持铸态状态，其它2组试样进行热处理，将2组试样放于电阻炉中加热至630°C，然后在此温度下保持50min，然后将其中的一组试样进行空冷处理，另一组试样进行水淬处理，探索热处理前后试样的冷热疲劳性能变化。试验前，用砂纸磨去试样表面机械加工痕迹并抛光，以消除试样表面因素对试验结果的影响。采用电阻炉加热自约束热疲劳试验机进行热疲劳试验，板状试样装卡在立方卡具的四个侧面，保证每块试样的加热与冷却位置一致，通过传动装置上下垂直运动，从而达到试样加热以及冷却的自动化完成。采用设时自控，热电偶测量并控制温度，试样在水温20。C 至加热500°C之间进行冷热循环，采用计数器进行自动计数。经过一定的循环周次后，停机后用光学显微镜观察缺口处裂纹的萌生及扩展情况。裂纹扩展趋势如表1所示，表格上的数据为试样表面上的最长主裂纹。从表1可以直观的看出铸态及不同热处理对裂纹扩展的影响。表1热疲劳裂纹扩展长度单位mm
权利要求
1.一种提高ZCuSnlOP合金冷热疲劳性能的方法，其特征为，ZCuSnlOP合金成分为，重量百分比Sn9-11.5%，P0. 5-1%，其余铜。采用中频感应熔化炉石墨坩埚进行熔化，将全部纯铜加入石墨坩埚内，熔化成铜液后升温至1250°C左右，用全部磷铜的60%对铜液进行脱氧，然后加入锡，最后补加余下的40%磷铜进行终脱氧，改善流动性，出炉温度1250°C左右进行浇注，浇注温度不低于1200°C。对浇注冷却后的工件进行线切割方法取样，试样尺寸为40mmX IOmmX 5mm，是有预制裂纹的缺口试样，缺口长3mm，试样形状及尺寸如图1所示。 第1组试样不作任何处理，保持铸态状态，其它2组试样进行热处理，将2组试样放于电阻炉中加热至630°C，然后在此温度下保持50min，然后将其中的一组试样进行空冷处理，另一组试样进行水淬处理，探索热处理前后试样的冷热疲劳性能变化。试验前，用砂纸磨去试样表面机械加工痕迹并抛光，以消除试样表面因素对试验结果的影响。采用电阻炉加热自约束热疲劳试验机进行热疲劳试验，板状试样装卡在立方卡具的四个侧面，保证每块试样的加热与冷却位置一致，通过传动装置上下垂直运动，从而达到试样加热以及冷却的自动化完成。采用设时自控，热电偶测量并控制温度，试样在水温20°C至加热500°C之间进行冷热循环，采用计数器进行自动计数。经过一定的循环周次后，停机后用光学显微镜观察缺口处裂纹的萌生及扩展情况。
2.根据权利要求1所述一种提高ZCuSnlOP合金冷热疲劳性能的方法，采用 630士 10°C，保温50min后水淬后的试样，当冷热循环到4500次时，热疲劳裂纹扩展长度为 0. 105mm，热疲劳裂纹扩展长度是三种处理方法中最短的，其热疲劳性能最好。
全文摘要
一种提高ZCuSn10P合金冷热疲劳性能的方法，本发明属于锡青铜材料制备技术领域，其特征为，ZCuSn10P合金成分为(重量百分比)Sn9-11.5％，P0.5-1％，其余铜。采用中频感应熔化炉石墨坩埚进行熔化，对浇注冷却后的工件进行线切割方法取样，试样尺寸为40mm×10mm×5mm，是有预制裂纹的缺口试样，缺口长3mm，试样分为铸态和热处理态。采用电阻炉加热自约束热疲劳试验机进行热疲劳试验，采用设时自控，热电偶测量并控制温度，试样在水温20℃至加热500℃之间进行冷热循环，采用计数器进行自动计数。经过一定的循环周次后，停机后用光学显微镜观察缺口处裂纹的萌生及扩展情况。
文档编号C22F1/08GK102330042SQ20111028060
公开日2012年1月25日 申请日期2011年9月21日 优先权日2011年9月21日
发明者刘光磊, 司乃潮, 司松海, 张学, 张志坚 申请人:镇江忆诺唯记忆合金有限公司