Tumačenje učinaka procesa taljenja i lijevanja na mikrostrukturu i svojstva bimetalnih kompozitnih materijala bakar-čelik
Sažetak: Čelični bimetalni slojeviti kompozitni materijali od visokoolovne bronce CuPb15Sn7/45 pripremljeni su metodom lijevanog kompozita. Proučavan je utjecaj procesnih parametara kao što su uvjeti zagrijavanja i brzine hlađenja na sučelje i strukturna svojstva kompozita bakar-čelik. Rezultati pokazuju da kada je temperatura punjenja peći 900 stupnjeva, temperatura držanja je 1015 stupnjeva, vrijeme zadržavanja je 5 minuta, a koristi se hlađenje dušikom, sučelje bakar-čelik ima izvrsna metalurška svojstva vezivanja, a sučelje ima vlačnu čvrstoću na lom doseže 200 MPa; legura bakra. Raspodjela čestica olova u području je relativno jednolika, a gubitak elementa olova pri gorenju je manji od 1%; struktura i raspodjela veličine zrna čelične matrice su razumni, pokazujući odličan kompozitni učinak taljenja i lijevanja.
Kako zahtjevi za sveobuhvatnom izvedbom inženjerskih materijala postaju sve veći i viši, dijelovima izrađenim od jednog metalnog materijala sve je teže ispuniti njihove sveobuhvatne zahtjeve izvedbe. Zajedno s postupnim nedostatkom izvora plemenitih metala, bimetalni slojeviti kompozitni materijali postupno su promovirani i primijenjeni u industriji. Na temelju održavanja izvornih karakteristika svakog sloja metala, ukupna izvedba slojevitih metalnih kompozitnih materijala značajno je poboljšana, a proces njihove pripreme privlači sve više pažnje.
Bronca s visokim udjelom olova ima dobru toplinsku vodljivost, otpornost na habanje, otpornost na udarce i zapinjanje te se naširoko koristi u proizvodnji hidrauličkih komponenti kao što su cilindri klipne pumpe. U isto vrijeme, budući da su vrsta rešetke, konstanta rešetke i broj vanjskih atoma elektrona bakra i željeza vrlo bliski, oni imaju dobru kompozitnu metaluršku kompatibilnost. Bimetalni slojeviti kompozitni materijal bakra i čelika pripremljen s čelikom kao slojem matrice i broncom s visokim udjelom olova kao kompozitnim slojem kombinira izvrsna svojstva oba materijala. Trenutačno uobičajene metode za pripremu bimetalnih slojevitih kompozitnih materijala bakar-čelik uključuju eksplozivnu kompozitnu metodu, kompozitnu metodu valjanja, difuzijsku kompozitnu metodu, metodu centrifugalnog lijevanja, metodu lijevanja taljenjem i metodu sinteriranja praha. Među njima, metoda eksplozivnog miješanja i metoda valjanja uglavnom se koriste za pripremu bimetalnih slojevitih ploča; metoda difuzijskog spajanja ima dugi ciklus pripreme, a dugotrajno očuvanje topline može lako uzrokovati ozbiljnu oksidaciju i gubitak gorenja olovnih elemenata, a cijena je također visoka; metoda centrifugalnog lijevanja može lako uzrokovati makro-segregaciju olovnog elementa; metalurgija praha uključuje mnogo procesa, dug ciklus pripreme i visoke troškove.
Metoda taljenja lijevanog kompozita u kojoj se dva materijala zagrijavaju u isto vrijeme ima očite tehničke i troškovne prednosti u pripremi bimetalnih slojevitih kompozitnih materijala bakar-čelik. Ovaj će članak proučavati utjecaj specifičnih procesnih parametara na mikrostrukturu i svojstva bimetalnih materijala bakar-čelik kroz eksperimente s kompozitima lijevanim taljenjem. Zakoni pružaju teorijsku osnovu za formuliranje razumnog plana taljenja i lijevanja bimetala bakar-čelik.
1. Plan testiranja
1.1 Ispitni materijali
Materijali korišteni u ispitivanju uključuju broncu CuPb15Sn7 s visokim udjelom olova i čelik 45. Kemijski sastavi dvaju materijala prikazani su u tablici 1. Prije ispitivanja čelik 45 prerađen je u cilindar Φ42 mm × 45 mm, utor Φ32 mm × 7 mm strojno je obrađen na jednom kraju, a bakrena legura prerađen je u disk Φ30 mm × 6 mm. Nakon strojne obrade, treba proći kroz procese površinske obrade kao što su brušenje brusnim papirom, ispiranje alkalijama, dekapiranje i uranjanje u vodu zasićenu boraksom od 80 stupnjeva, a zatim se sastavlja kako je prikazano na slici 1 za test lijevanja.
