固溶时效对QAl9-4-3铝青铜组织和性能的影响

　　铝青铜以较高的强度和优异的耐磨、耐蚀性能广泛应用于飞机、舰艇等军用工业和家电、机械等民用工业下的耐磨蚀零件。现代工业和高科技生产的快速发展对铝青铜构件的服役性能提出了更高的要求，发展高强耐磨铝青铜逐渐成为一种趋势[1−3]。近年来，国内外研究者主要通过添加合金元素、优化热处理工艺、采用变质处理或对合金进行表面处理来提高其力学性能和耐磨性能[1−6]。除了这些常规方法外，还有研究者通过采用等通道挤压、喷射成形等新型成形方法来细化晶粒和控制组织[6−7]，达到高强耐磨的目的。

　　在上述方法中，对合金进行热处理在可较大范围内调整合金的性能，挖掘其应用潜力。现有对铝青铜热 处 理的研究多集中在常规复杂铝青铜以及Cu-14%Al-X高铝青铜[8−12]。与现有的高性能复杂铝青铜相比，自行研制的QAl9-4-3铝青铜铝含量偏低，其成形性能与QAl9-4 铝青铜的相当，避免了缓冷脆性，可挤制成各种规格的管棒材，且其挤制态强度可与QAl10-4-4 铝青铜的媲美，应用范围广。在前期研究中已探明了影响该合金综合力学性能的4个热处理参数的主次顺序为：时效温度、固溶温度、时效时间、固溶时间。据此，本文作者探究时效温度和固溶温度对合金组织和力学性能的影响，旨在通过热处理增强合金的力学性能和耐磨性能，进一步扩大其应用范围。

　　1 实验

　　试验材料为自行研制的一种新型低铝青铜，命名为“QAl9-4-3铝青铜”，其实测成分(质量分数，%)为：8.7Al，4.4Fe，3.4Ni，余量为铜。采用中频无芯感应炉熔炼，在 880T 卧式双动挤压机上将铸锭挤压成管材。挤制管的抗拉强度为729MPa，伸长率为19.1%，布氏硬度为194HBS。

　　热处理试验在箱式电阻炉中进行。根据热处理温度的作用主次顺序，先考察时效温度对合金的影响：880 ℃，3h固溶，水淬，时效温度分别为430、480、530、580和630℃，均保温1h后空冷;再考察固溶温度对合金的影响：固溶温度分别为820、850、880、910和940℃，保温3h，水淬，再在优化出的时效温度下保温1h后空冷。

　　拉伸试验在MTS 810试验机上进行，速率为2mm/min。宏观硬度和显微硬度测试分别在HB−3000B布氏硬度计和HMV−2T维氏硬度计上进行。在美国UMT−3摩擦试验机上进行干摩擦磨损试验，为块对柱的往复滑动摩擦，载荷为100N，速度为240r/min，时间为1h。铝青铜试样的尺寸为25mm×20mm×10mm。对偶件为d10mm的45 号钢柱体，经(840℃，40min)固溶处理，表面硬度为58HRC。磨柱体和铝青铜块均经1000 号砂纸打磨至Ra<0.15μm，试验前用丙酮超声清洗。采用电子天平(精度为0.01mg)测量铝青铜的质量磨损。采用带有 GENESIS60S能谱仪的Sirion200 场发射扫描电镜、Tecnai G220透射电镜和Rigaku D/MAX−2500X 射线仪进行组织观察和物相及微区成分的检测，其中透射电镜试样采用电解双喷法制备，双喷液为30%HNO3+70%CH3OH(体积分数)，温度为−30℃，电流为50mA。