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浅析磷青铜合金薄板韧性断裂和变形因素

来源:腾博会官网   宣布时间:2021-03-11   点击量:1617

磷青铜合金摘要     

        借助单轴微拉伸试验研究了磷青铜薄板力学性能和韧性断裂的尺寸效应 。结果标明,屈服强度与质料厚度t、晶粒尺寸d之间均保存着第Ⅱ类尺寸效应,但与t/d之间却保存着第Ⅰ类尺寸效应 。断口形貌显示,随着t的减小,断裂机制由韧窝-微孔聚集断裂向滑移疏散过渡 ;随着d的增大,韧窝逐渐变大变深,但当t/d<1时,拉伸历程过早形成微裂纹,导致试样迅速断裂 。最后,基于外貌层模型构建了介观标准磷青铜薄板的混淆本构方程

         单轴拉伸试验作为一种简单且便于丈量质料力学性能的要领,被海内外众多学者用于研究介观标准薄板质料力学性能的尺寸效应 。通过拉伸试验研究了差别厚度薄板流动应力的尺寸效应,发明在25-500μm厚度规模内的流动应力体现出“越小越弱”的尺寸效应,将这类“越小越弱”的尺寸效应称为第Ⅰ类尺寸效应,并在晶体塑性变形物理机制的基础上利用外貌层模型对这种现象进行了理论剖析 。但通过单轴拉伸试验发明,流动应力并非一直随着板料几何尺寸的减小而减小,他们在试验中同时考虑板料厚度和晶粒尺寸的影响

         磷青铜具有良好的力学性能、耐腐化抗磨损、攻击时不易爆发火花等优点,常应用于航空宇航、电机电器、电子信息等行业领域的耐磨零件和弹性元件 。随着“轻、薄、短、小”等介观标准特征零件的工业化需求,开展磷青铜薄板微成形历程中的力学性能和韧性断裂的尺寸效应研究很有须要 。

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磷青铜薄板单轴拉伸试验

        试验所用质料为C5191磷青铜(对应海内牌号为QSN6.5-0.1),其质量分数如下:Sn为5.5%~7.0%,P为0.11%~0.13%,Fe为≤0.02%,Pb为≤0.05%,Zn为≤0.20%,其余为Cu 。

为获得差别晶粒尺寸的磷青铜薄板,将厚度t为50μm、100μm、250μm的薄板放到热处理炉中划分进行300℃、400℃、500℃、600℃和700℃的退火试验 。参照有色金属行业标准YS/T449-2002,对退火热处理后的薄板试样进行冷镶、抛光、腐化、金相视察和晶粒尺寸丈量,获得的晶粒尺寸如表1所示

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          凭据相似性原则,将宏观拉伸试样等比缩放为薄板拉伸试样,在试样两端设计工艺孔以配合夹具夹持,并减少夹持端的夹持力不稳定对试验误差的影响 。另外,在试样多片组合慢走丝线切割时接纳“割三修四”的特殊工艺,以包管试样标距段的精度,减小氧化层的倒运影响 。拉伸试样如图1所示

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         薄板单轴拉伸试验时,需尽可能减小试验误差 。试样装夹历程中,维持试样上下两端笔直,制止试样拉伸扭曲 。每次拉伸试验前均需先预加适当小载荷后再卸载,以消除试样装置间隙误差并获得准确的拉伸位移 。试验接纳统一的准静态拉伸(应变速率为0.001S-1),将3次重复试验后的平均值作为盘算质料真实应力-应变的数据 。单轴拉伸试验目的是为了研究薄板特征尺寸和晶粒巨细对证料力学性能的尺寸效应,

         因此设计了3组试验:1、差别质料厚度的单轴拉伸 ;2、差别晶粒尺寸的单轴拉伸 ;3、差别质料厚度和差别晶粒尺寸的单轴拉伸 。

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磷青铜合金试验结果与剖析

        质料厚度对磷青铜薄板力学性能的影响为研究质料厚度对磷青铜薄板力学性能的影响,本文划分选取50μm、100μm、250μm、500μm和800μm的薄板进行单轴拉伸试验,获得的厚度对证料力学性能的影响纪律曲线如图2所示 。从图2中可以看出,质料的力学性能在厚度偏向上保存明显的“越小越强”尺寸效应,标明磷青铜薄板拉伸时,外貌层效应已不再起主导作用,含内禀尺寸的应变梯度效应更为显著 。质料内部塑性流动在拉伸载荷作用下泛起了局部化现象,爆发附加的非均匀塑性变形,此时几何须须位错将协调质料内部的点阵畸变,在晶粒内部形成位错墙即亚晶界,亚晶界的泛起将极大增大统计贮存位错运动的阻力,使得屈服强度提高

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