CN 41-1243/TG ISSN 1006-852X

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烧结工艺对CuSnZn合金粉末性能的影响

曹新民 鲍丽 李振 程传卫 陈鹏 潘建军 于奇 于新泉

曹新民, 鲍丽, 李振, 程传卫, 陈鹏, 潘建军, 于奇, 于新泉. 烧结工艺对CuSnZn合金粉末性能的影响[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2024, 44(4): 449-455. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0173
引用本文: 曹新民, 鲍丽, 李振, 程传卫, 陈鹏, 潘建军, 于奇, 于新泉. 烧结工艺对CuSnZn合金粉末性能的影响[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2024, 44(4): 449-455. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0173
CAO Xinmin, BAO Li, LI Zhen, CHENG Chuanwei, CHEN Peng, PAN Jianjun, YU Qi, YU Xinquan. Effect of sintering process on properties of CuSnZn alloy powder[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2024, 44(4): 449-455. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0173
Citation: CAO Xinmin, BAO Li, LI Zhen, CHENG Chuanwei, CHEN Peng, PAN Jianjun, YU Qi, YU Xinquan. Effect of sintering process on properties of CuSnZn alloy powder[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2024, 44(4): 449-455. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0173

烧结工艺对CuSnZn合金粉末性能的影响

doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0173
基金项目: 国家自然科学基金(52005452)。
详细信息
    作者简介:

    曹新民,男,1969年生,本科。主要研究方向:制备金刚石工具用混料、冷压、热压及相关成套设备、金刚石工具用合金粉末。 E-mail:zzjxyjs@126.com

    通讯作者:

    李振,男,1982年生,硕士。主要研究方向:有色金属材料及粉末。 E-mail:xxcyzx602@163.com

  • 中图分类号: TG74

Effect of sintering process on properties of CuSnZn alloy powder

  • 摘要: 提高金刚石工具的性能并控制其生产成本已成为工程应用领域的重点研究方向。本研究中,通过雾化法制备不同Zn质量分数(10.00%~30.00%)的CuSnZn合金粉末,在610~655 ℃不同的热压烧结温度和21 MPa的烧结压力下制备烧结节块,并对烧结节块的理论密度、洛氏硬度、抗弯强度、显微形貌进行分析。结果表明:随着Zn含量升高,CuSnZn合金粉末熔化温度逐渐降低,当Zn质量分数为30.00%时,熔化温度降低到848 ℃;当Zn质量分数为20.00%时,烧结节块致密度降低至97.6%;烧结节块的抗弯强度先升高后降低,当Zn质量分数为20.00%时,达到最大值542 MPa;烧结节块中的黄铜由α相逐渐转变为α + β相和α + β + β´相,其洛氏硬度显著提升;节块的断裂方式由沿晶断裂逐渐过渡到穿晶断裂。

     

  • 图  1  CuSnZn三元合金相图

    Figure  1.  Phase diagram of CuSnZn alloy

    图  2  不同牌号合金粉末熔化温度

    Figure  2.  Melting temperature of different types of alloy powders

    图  3  CuSnZn合金热压烧结工艺曲线

    Figure  3.  Hot pressing sintering process curve of CuSnZn alloy

    图  4  CuSnZn合金烧结节块致密度

    Figure  4.  Density of CuSnZn alloy sintered matrix

    图  5  CuSnZn烧结节块洛氏硬度

    Figure  5.  Hardness of CuSnZn sintered matrix

    图  6  CuSnZn烧结节块抗弯强度

    Figure  6.  Strength of CuSnZn Sintered matrix

    图  7  CuSnZn烧结体显微形貌照片

    Figure  7.  Microstructures of CuSnZn sintered matrix

    图  8  CuSnZn烧结体断口形貌照片

    Figure  8.  Micromorphology of CuSnZn sintered matrix fracture surface

    表  1  CuSnZn合金粉末成分设计

    Table  1.   Composition design of CuSnZn alloy powder

    牌号 元素质量分数 ω1 / % 理论密度 ρ / (g·cm−3)
    Cu Sn Zn
    CuSnZn-1 余量 10.00 10.00 8.55
    CuSnZn-2 余量 10.00 15.00 8.44
    CuSnZn-3 余量 10.00 20.00 8.34
    CuSnZn-4 余量 10.00 25.00 8.24
    CuSnZn-5 余量 10.00 30.00 8.15
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    表  2  烧结节块能谱分析及相组织分析

    Table  2.   Energy spectrum and phase structure analysis of sintered matrix

    测量
    序号
    元素质量分数 ω2 / % 存在的相
    Cu Sn Zn
    1 66.03 30.37 3.60 α + δ
    2 78.67 7.07 14.26 α
    3 63.07 26.02 10.91 α + δ
    4 72.81 3.49 23.70 α
    5 63.24 26.02 10.75 α + δ
    6 74.41 4.64 20.95 α + β
    7 55.69 20.69 23.62 α + δ + β + β´
    8 67.39 2.91 29.71 α + β + β´
    9 53.97 15.39 30.65 α + δ + β + β´
    10 65.10 1.17 33.74 α + β + β´
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-10-23
  • 修回日期:  2023-09-02
  • 录用日期:  2023-09-28
  • 网络出版日期:  2024-09-25
  • 刊出日期:  2024-08-20

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