Интерпретација утицаја процеса топљења и ливења на микроструктуру и својства биметалних композитних материјала бакар-челик
Апстракт: Биметални слојевити композитни материјали од челика са високим садржајем олова од бронзе ЦуПб15Сн7/45 припремљени су методом ливења из талине. Проучаван је утицај параметара процеса као што су услови загревања и брзине хлађења на композитни интерфејс бакар-челик и структурна својства. Резултати показују да када је температура пуњења пећи 900 степени, температура држања је 1015 степени, време држања је 5 минута, а користи се хлађење азотом, интерфејс бакар-челик има одлична металуршка својства везивања, а интерфејс затезне чврстоће лома достиже 200 МПа; легура бакра Расподела честица олова у области је релативно уједначена, а губитак оловног елемента при сагоревању је мањи од 1%; структура и дистрибуција величине зрна челичне матрице су разумне, показујући одличан композитни ефекат топљења и ливења.
Како захтеви за свеобухватним перформансама инжењерских материјала постају све већи и већи, све је теже да делови направљени од једног металног материјала задовоље своје свеобухватне захтеве перформанси. Заједно са постепеном оскудицом ресурса племенитих метала, биметални слојевити композитни материјали су постепено промовисани и примењени у индустрији. На основу очувања оригиналних карактеристика сваког слоја метала, укупне перформансе слојевитих металних композитних материјала су значајно побољшане, а процес његове припреме привлачи све више пажње.
Бронза са високим садржајем олова има добру топлотну проводљивост, отпорност на хабање, отпорност на ударце и отпорност на заплене, и широко се користи у производњи хидрауличних компоненти као што су цилиндри клипних пумпи. У исто време, пошто су тип решетке, константа решетке и број спољних електронских атома бакра и гвожђа веома блиски, они имају добру композитну металуршку компатибилност. Биметални слојевити композитни материјал од бакра и челика припремљен са челиком као матричним слојем и високо оловном бронзом као композитним слојем комбинује одлична својства оба материјала. Тренутно, уобичајене методе за припрему биметалних слојевитих композитних материјала од бакра и челика укључују методу експлозивног композита, методу композита за ваљање, методу дифузионог композита, методу центрифугалног ливења, методу ливења топљењем и методу синтеровања праха. Међу њима, метода експлозивног мешања и метода мешања ваљањем се углавном користе за припрему биметалних слојевитих плоча; метода дифузионог мешања има дуг циклус припреме, а дуготрајно очување топлоте може лако изазвати озбиљну оксидацију и губитак сагоревања оловних елемената, а трошак је такође висок; метода центрифугалног ливења може лако изазвати макро-сегрегацију оловног елемента; металургија праха укључује многе процесе, дуг циклус припреме и високу цену.
Метода ливеног топљеног композита у којој се два материјала загревају у исто време има очигледне техничке и ценовне предности у припреми биметалних слојевитих композитних материјала од бакра и челика. У овом чланку ће се проучавати утицај специфичних параметара процеса на микроструктуру и својства бакар-челичних биметалних материјала кроз експерименте са композитним ливеним топљењем. Закони пружају теоријску основу за формулисање разумног плана топљења и ливења биметала бакар-челик.
1. План тестирања
1.1 Материјали за испитивање
Материјали коришћени у тесту укључују бронзу са високим садржајем олова ЦуПб15Сн7 и челик 45. Хемијски састав ова два материјала је приказан у табели 1. Пре испитивања, челик 45 је прерађен у цилиндар од Φ42 мм × 45 мм, жлеб од Φ32 мм × 7 мм је машински обрађен на једном крају, а легура бакра је обрађен у диск од Φ30 мм × 6 мм. Након машинске обраде, потребно је да прође процес површинске обраде као што је брушење брусним папиром, алкално прање, кисељење и потапање у воду засићеном бораксом од 80 степени, а затим састављен као што је приказано на слици 1 за тест ливења.
