研究氮化硅的压实和可加工性(氮)增强铜合金复合材料通过P / M的路线

文摘

如今,大部分的产品都是用在电气和电子产品领域,和铜合金弹簧等继电器接触中扮演重要角色和开关装置,转子酒吧、和汇流。在这部作品中,铜合金考虑基合金,和氮化硅(Si的强化因素₃N₄3 wt)钢筋加工。6 wt %。wt %, 9。12 wt %,。%如果₃N₄通过粉末冶金性能。球磨过程用于这项工作获得一个增强的均匀混合物的基材以及颗粒增强。使用水压机,混合粉末压实与3 kN, 10分钟内申请获得良好的绿色力量紧凑的标本。进一步,绿色的压实试样烧结,烧结坯料加工在传统车床与不同切削速度50米/分钟,100米/分钟,150米/分钟;进给速率的0.1毫米/牧师(固定);和深度0.5毫米,0.8毫米,1毫米,1.2毫米,1.4毫米和1.6毫米。切割速度和深度的降低复合材料的切削力是巧妙的。磨损试验也可以找到进行耐磨性增强颗粒的铜合金材料。

1。介绍

随着新材料的发展,复合函数具较低的质量比能力比率和增强的属性。标准的复合材料是金属基复合材料。这些都是高强度,华丽的磨损和腐蚀行为和力学性能高。粉末冶金路线的最好方法是制造简单的压实和所有部分加热金属粉末(1,2]。间复杂的加工由于优越的硬度值,刀具磨损,和表面光洁度达到条件差。铝基复合材料(资产管理公司)是简单的替换间自然的力量和轻量级的,和这些合金适用于结构性工作,航空航天和汽车行业。聚合物复合材料还用于制造汽车零部件改进他们的力量。聚合物复合材料具有高强度和轻量级3,4]。

粉末冶金是一个多才多艺的过程在短期内生产复合材料的发展趋势。粉末的制备,混合粉末,压实过程间接影响复合材料的切削加工性能的过程(5- - - - - -7]。烧结过程增加复合材料的强度和影响切削力的工具。基于材料、工具的选择是非常重要的8- - - - - -11]。压实过程的P / M紧缩散粉有效地运用不同的压实压力,选择适当的死和穿孔。有迫使粒子混合基材由于混合或铣削过程(12]。钢筋的影响刀具磨损的综合反映。大部分的工具材料是影响加工速度和进给速率(13]。许多方法被用来制造铝复合材料和其他复合材料。大多数复合材料是由粉末冶金和搅拌铸造方式;大多数研究人员通过这些技术发展复合材料。搅拌铸造法称为液态处理的基材是融化,不断搅拌的固体粒子强化。这个过程考虑的时间进行激动人心的行动来提高复合材料的强度。搅拌后,行动后凝固过程改善固体强度的复合材料。搅拌铸造检验提供了低成本、简单的进程内的液态熔料的控制。但有些限制是由搅拌铸造过程,如困难获得均匀混合并可能生产复合材料的孔隙度。高温会导致贫穷的润湿和机会形成一个基础和增强颗粒之间的反应。 The researchers undertake all these considerations. The powder metallurgy process is used to prepare the composites with multiple reinforcement particles in a single process. It can be provided the enhanced mechanical strength as well as tribological properties of the hybrid composites.

一些研究人员点方法,进行混合₂O₃铝和铜粉;优秀的机械强度。在开发复合材料时,延性是一个因素在提高复合材料的强度14]。在一些文献中,氮化硅(Si₃N₄)被用来强化合金复合材料的延性有优异的获得和提高断裂韧性。氮化硅是一种陶瓷颗粒。它具有高的断裂韧性。一些文学的氮化硅陶瓷颗粒只考虑到铝合金复合材料。耐腐蚀铜合金有例外。它广泛应用于机械领域,比如加入铆钉和螺丝。通常,铜合金被称为金属合金。铜合金,铜合金的主要元素。

一般来说,铜及其合金具有高电和热性能,不断更好的耐腐蚀性能,优越的延性性质用于各种工程应用程序(15]。这些合金的限制最低低抗拉强度和耐磨性;这种限制需要执行的氮化硅陶瓷颗粒解决的局限性。氮化硅颗粒增强高热能、机械、和耐磨性增强基材,以提高材料强度。如果₃N₄陶瓷颗粒提供更好的抗压强度比复合材料因为他们拥有优越的抗压强度和屈服强度16]。铜合金和碳化硅颗粒改善复合材料的显微硬度。复合材料的耐磨性也大大增加。使用氮化硅,混合均匀得到P / M过程中的路线。混合球磨过程提高了强度,如基合金和氮化硅硬粒子。烧结过程使复合材料的强度通过融化。基合金和氮化硅感动得红条件和获得均匀分布(17]。本研究计划准备与增强氮化硅铜合金通过实现粉末冶金实践。这项工作的主要目标是提到的,如发现铜合金复合材料的切削加工性能特点和磨损特性由粉末冶金练习不同的输入参数。传统的烧结复合材料加工用车床机与切割速度等不同的加工参数,加料速度和深度降低。切削力的结果是衡量切割速度和深度的影响。的可加工性的研究专注于加工铜喷嘴和灌木,磨损的研究旨在防止穿在一个电动马达换向器。

2。材料和方法

这个实验考虑了铜合金强化硅亚硝酸盐有不同的重量百分比组成的18]。实验计划见图1,材料选择这项工作的初始阶段。为这项工作选择的材料是铜合金和氮化硅。铜合金主要用于电器,如电动机绕组和电线。粉末冶金过程高度混合的材料;不断地,压实过程。此外,绿色的压实是烧结和挤压。最后,切削加工性能、表面粗糙度和磨损试验进行。表1介绍了铜合金的组成元素通常x射线荧光(光谱仪)技术被用来测量材料的元素组成。雾化铜合金粉末粒子和不同重量百分比的氮化硅混合入球磨机匀速400 rpm,一些钢铁球被诱导的粉末。


元素	铜	艾尔	毫克	锰	如果	Cr

重量%	98.05	0.42	0.29	0.47	0.24	0.24

均匀混合球磨,混合操作进行1小时30分钟(19]。混合粉粒子填充圆柱死腔。粉末是迫于压力的应用,实验的冲床和模具如图2。液压机履行的规范下10 kN容量和ram的行程长度为300毫米。3 kN压力应用而压实与保持10分钟的压力(20.]。烧结序列提出了表2进一步,绿色紧凑的坯料烧结的烧结过程通过使用炉。铸坯的顺序放置炉内钢筋收集后的坯料烧结(百分比21]。最初,烧结过程的起始温度35°C的应用,不断达到400后加热到400°C°C保持相同的温度为40分钟。400年进一步加热°C - 500°C,炉达到500°C到相同的温度维持在40分钟的时间22- - - - - -24]。在500年的最后尝试加热°C - 600°C,炉子的温度达到600°C和保持相同的温度为40分钟。在那之后,他们允许减少600°C的温度35°C。紧凑的绿色坯料烧结,烧结后如图3。浸泡过程中是至关重要的修改复合坯料的组织(25- - - - - -28]。

(一)

(b)


烧结过程	温度		时间
烧结过程	开始	结束	时间

加热过程	35°C	400°C	50分钟
浸泡过程	400°C	400°C	40分钟
加热过程	400°C	500°C	40分钟
浸泡过程	500°C	500°C	40分钟
加热过程	500°C	600°C	40分钟
浸泡过程	600°C	600°C	50分钟
允许在炉中冷却	600°C	35°C	- - - - - -

(一)

(b)

传统的加工过程进行了车床机用不同的速度、常数饲料利率,削减的深度。HMT车床机是用于加工复合材料的帮助下高速钢工具材料。三丰公司表面粗糙度测试仪测量机加工零部件的表面粗糙度(29日- - - - - -31日]。车刀的切削力是衡量使用测力计由国家仪器有效;这次调查的加工参数表3.Wear测试实验3.0 kgf应用的影响下,滑动速度为2米/秒,1500米的滑动距离,和穿轨道直径120毫米32- - - - - -34]。圆盘转速保持在每分钟160转的时间25分钟。干滑动磨损试验标本和DUCOM机器设备有效地用于这项研究,如图4。


刀具材料	高速钢(HSS)

切削速度米/分钟	100150
进给速率在mm /牧师	0.1(固定)
深度削减毫米	0.5、0.8、1、1.2、1.4、1.6
钢筋百分比% wt。如果₃N₄	3、6、9、12

不同强化百分比的磨损试验标本准备在10毫米直径40毫米长度和电动工具切割。标本进行了磨损试验之前打扫好。所有样品准备和wear-tested按照美国材料试验学会(ASTM可以)标准程序35- - - - - -37]。

3所示。结果与讨论

表4清楚地说明了加工参数的影响,表面粗糙度值的结果。表面粗糙度值增加了钢筋增加比例的氮化硅。切削速度和强化比例直接影响表面粗糙度值最大化。获得的最大表面粗糙度值是3.16微米的强化12 wt。%,切割速度150米/分钟,减少1.6毫米,深度和常数联合0.1毫米/牧师。获得的最小表面粗糙度值是0.58微米。增加钢筋增加了刀具磨损和增加表面粗糙度值。增加钢筋的强度增加复合材料的韧性和硬度,导致影响边缘的工具。此外,它可以反映在表面光洁度差。


美国没有	加料速度(毫米/牧师)	切削速度(米/分钟)	切割深度(毫米)	在微米表面粗糙度值
美国没有	加料速度(毫米/牧师)	切削速度(米/分钟)	切割深度(毫米)	3 wt。%	6 wt。%	9 wt。%	! 2 wt。%

1	0.1	50	0.5	0.58	1.52	2.08	2.65
2			0.8	0.75	1.58	2.09	2.68
3			1.0	0.92	1.68	2.10	2.74
4			1.2	0.67	1.54	1.07	2.69
5			1.4	0.69	1.63	2.15	2.72
6			1.6	0.83	1.57	2.17	2.78
7			0.5	0.95	1.68	2.23	2.8
8			0.8	1.02	1.72	2.37	2.81
9		One hundred.	1.0	1.34	1.86	2.29	2.80
10			1.2	1.25	1.67	2.34	2.76
11			1.4	1.34	1.73	2.42	2.84
12			1.6	1.21	1.81	2.45	2.83
13			0.5	1.32	1.92	2.53	2.94
14			0.8	1.42	1.96	2.57	2.97
15		150年	1.0	1.28	1.89	2.74	3.01
16			1.2	1.34	1.94	2.64	3.11
17			1.4	1.47	2.01	2.58	3.12
18			1.6	1.39	2.05	2.62	3.16

3.1。切削速度的影响

影响切削力的总结切削速度50米/分钟。切削力增加增加削减的深度和增加钢筋百分比表5。的最大切削力达到16.76 kgf 12 wt的强化。%的氮化硅切割的深度为1.6毫米。最小切削力是2.34 kgf通过影响3 wt。%的强化和0.5的深度降低,如图5。


美国没有	切割深度(毫米)	切削力(kgf)
美国没有	切割深度(毫米)	3 wt。%	6 wt。%	9 wt。%	12 wt。%

1	0.5	2.34	2.89	3.01	3.76
2	0.8	4.56	5.32	4.56	6.37
3	1.0	6.75	7.24	7.34	8.28
4	1.2	8.24	9.15	10.45	10.72
5	1.4	10.23	12.34	12.78	14.89
6	1.6	12.74	13.24	14.23	16.76

切削力分析通过影响切削速度100米/分钟。切的切削力不断增加而增加深度和增加钢筋重量百分比。获得的最大切削力为17.98的强化kgf 12 wt。%与切割的深度如表1.6毫米6。低切削力为3.45 kgf通过说服3 wt。%的强化和0.5深度降低,如图6。


美国没有	切割深度(毫米)	切削力(kgf)
美国没有	切割深度(毫米)	3 wt。%	6 wt。%	9 wt。%	12 wt。%

1	0.5	3.45	3.84	3.67	3.76
2	0.8	6.24	5.23	6.24	7.36
3	1.0	7.23	9.15	10.21	1.24
4	1.2	9.45	12.12	11.54	12.76
5	1.4	12.62	14.67	16.92	15.43
6	1.6	14.67	18.23	19.84	17.98

在切削力的研究中,通过影响切削速度150米/分钟,定期切削力增加而增加减少和增加钢筋重量百分比表7。切削力的最大值为15.49 kgf执行12%,削减的深度为1.6毫米。1.89 kgf切削力被诱导获得3 wt。%的强化和0.5深度降低,如图7。相比,切割速度100米/分钟,切削力值下降了100米/分钟。


美国没有	切割深度(毫米)	切削力(kgf)
美国没有	切割深度(毫米)	3 wt。%	6 wt。%	9 wt。%	12 wt。%

1	0.5	1.89	2.37	3.01	2.56
2	0.8	3.65	4.62	4.52	5.34
3	1.0	7.23	8.34	8.24	9.37
4	1.2	8.24	11.24	10.34	12.76
5	1.4	10.29	13.47	14.78	13.27
6	1.6	13.64	17.23	16.34	15.49

3.2。切割深度的影响

分析了切削力的影响的变化减少深度如图8- - - - - -13。最小切削力得到2.58 kgf 50 m / min的影响如图9。的最大切削力得到20.86 kgf 12 wt。%强化和切削速度100米/分钟,如图13,提出了穿的结果。应用负载的常量值(30 N),滑动速度(2米/秒),跟踪(120毫米)直径,穿的时间(25分钟)继续所有四个标本不同强化百分比。增加强化粒子(Si₃N₄)相反减少磨损。进一步增加钢筋比例可以转向增加磨损率表8。


美国没有	负载( )	滑动速度(米/秒)	滑动距离(米)	跟踪直径(毫米)	穿时间(分钟)	穿的结果
						强化%	穿(微米)	摩擦力

1	30.	2	1500年	120年	25	3	211年	1.2
2						6	182年	1.4
3						9	174年	1.5
4						12	188年	1.4

穿图呈现在图14有效地;使用3 wt的最大磨损是211微米。%的如果₃N₄。使用的测试时间25分钟,平均摩擦力是1.0。在磨损过程中,温度会不断保持287°C。增加钢筋,减少降低了穿最后达到最大强化增加磨损引起的。最低磨损与9 wt获得174微米。%的强化。强化低诱导混合比例高的水平。此外,它可以高减肥的起源。甚至这些强化复合材料提供更好的耐磨性提高温度和磨损试验的速度就越高。

4所示。结论

粉末冶金技术进行与氮化硅铜合金的切削加工性能研究。不同的加工参数,切削速度、进给速率、切割深度,强化比例执行测量复合材料的表面粗糙度和有效切削力。这次调查的结果提出了如下:(我)切削速度和强化比例直接影响最大化的表面粗糙度值分析。获得的最大表面粗糙度值被强化12 wt 3.16微米。%,切割速度150米/分钟,减少1.6毫米,深度和恒定的进给速率0.1毫米/牧师。获得的最小表面粗糙度值是0.58微米。增加钢筋增加了刀具磨损和增加表面粗糙度值

的最大切削力达到16.76 kgf 12 wt的强化。%的氮化硅切割的深度为1.6毫米。最小切削力是2.34 kgf通过影响3 wt。% 0.5钢筋和深度。切割速度是100米/分钟,和获得的最大切削力是kgf 12的钢筋wt。%与切割的深度为1.6毫米。低切削力为3.45 kgf通过说服3 wt。% 0.5强化和深度。的切割速度150米/分钟,切削力的最大值为15.49 kgf执行12 wt。%的深度削减as1.6毫米。 The 1.89 kgf cutting force was attained by inducing 3 wt. % of reinforcement and the 0.5 depth of cut.(2)从分析,获得的最大切削力为20.86 kgf 12 wt的影响。%强化和切削速度100米/分钟。2.58 kgf获得的最小切削力的影响50 m / min(3)从磨损试验,获得的最低穿9 wt为174微米。%的强化。211微米的最大磨损得到强化3 wt。%的如果₃N₄。钢筋的增加趋势降低了磨损,最后达到了9 wt。12 wt %。%的强化增加磨损引起的

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突,关于这篇文章的出版。

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国际高分子科学杂志》上

先进的智能材料从天然纤维增强聚合物复合材料

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