锡含量对复杂铝黄铜组织性能的影响

1 实验方法 本实验所采用的原料分别包括纯铜颗粒（3N）、纯锌颗
粒（3N）、纯铝颗粒（3N）、纯锡颗粒（3N）、铜硼中间合金、 铝铈中间合金和铜磷中间合金。
实验中采用熔炼结合浇注的方式制备黄铜，熔炼过程中 首先向石墨坩埚中加入全部的锌（按总质量配比过量 3%） 和部分的铜，加入的铜与锌的质量比为 6:4，之后将坩埚置 于电阻炉中。升温，待炉内温度升至 1050℃后保温 5 分钟并 向金属液表面加上覆盖剂，再之后依次向金属液中加入铜 硼合金、铜磷合金、铝铈合金和锡，加料过程中的保温间隔 为 2min，最后向金属液中加入剩余的铜并保温 5min。浇注 前向金属液中加入一定比例的氟化钠和冰晶石搅拌并捞渣， 之后浇入到烘烤后的钢模中凝固。合金的成分配比如表 1 所 述。
序号 Cu
表 1 铜合金的成分配比
Al
Ce
B
P
Sn
Zn
1
77% 2% 0.05% 0.01% 0.1% 0.005% 余量
2
77% 2% 0.05% 0.01% 0.1% 0.01% 余量
收稿日期 ：２０２１－０１ 基金项目 ：四川省科技计划项目重点研发项目 （２０１９ＹＦＧ０２３０）。 作者简介 ：何雨星，女，生于 １９９４ 年，汉族，四川泸州人，本科研究生， 研究方向 0.05% 0.01% 0.1% 0.015% 余量
本文结合前人的研究设计了一种更加复杂的黄铜合 金 成 分（Cu-Zn-Al-B-P-Ce-Sn）并 采 用 铸 造 法 制 备
了 Sn 添 加 量 分 别 为 0.005wt.%、0.01wt.%、0.015wt.%、 0.02wt.% 的复杂铜合金。研究了 Sn 含量对复杂铜合金组织 及性能的影响规律。
M 冶金冶炼 etallurgical smelting
锡含量对复杂铝黄铜组织性能的影响
何雨星，钱斯文，龚 庆，干明珠，王海军，高鹏飞*
（西南科技大学材料科学与工程学院，四川 绵阳 ６２１０１０）
摘 要 ：本文设计了由 Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｂ、Ｐ、Ｃｅ、Ｓｎ 等 ７ 种元素组成的复杂铝黄铜，并考察了不同 Ｓｎ 含量对该复杂铝黄 铜组织及性能的影响。结果表明，随着 Ｓｎ 含量的增加，合金组织中的共析相的宽度明显增加，但是 Ｓｎ 含量对合金的物 相组成影响不大。随着 Ｓｎ 含量的增加合金的抗拉强度呈先升高后下降趋势而硬度和抗腐蚀性能则呈增大趋势变化。 关键词 ：复杂黄铜 ；锡含量 ；铸造 ；力学性能 ；耐腐蚀性 中图分类号 ：ＴＧ１４６．１１ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１００２－５０６５（２０２１）０２－００３５－３
Influence of Sn addition on microstructure and performance of multicomponent aluminium brass
HE Yu-xing, QIAN Si-wen, GONG Qing, GAN Ming-zhu, WANG Hai-jun, GAO Peng-fei*
黄铜是一种以铜锌为基础的合金材料，因其优异的力学 性能、耐腐蚀性能和优良的导电、导热性能被广泛应用于换 热系统和电传输系统 [1-3]。单纯的铜锌力学性能有限，加工 性能差且易腐蚀。因此，往往需要向合金基体中加入某些微 量元素来对其相组成等进行调控进而提升其力学性能和耐 腐 蚀 性 能。Al、Bi、Fe、Mg、Mn、Ni、Pb、P、Ce、Si、Sn 等元素都被微量添加进黄铜基体以达到改善合金性能的目 的。Al 和 Si 能够使黄铜的 β 相区左移，提高合金的强度， 并在合金表面形成致密的氧化膜阻止腐蚀的进一步进行，而 在细化晶粒方面能力有限 [4，5] ；Mn 的加入对黄铜的微观组 织影响不大，但是可以改善黄铜的机械性能并提升其对海水 氯化物的耐蚀性，同时提高合金耐热性 [6] ；Sn 的加入除了 能够使黄铜的 β 相区左移外，还能够有效促进晶粒的细化， 提升合金的抗腐蚀性能 [7] ；Ni 则能够有效提高 α 相占比， 并提高黄铜抗脱锌腐蚀开裂能力 [8，9]。目前，针对某一微量 元素添加量对复杂黄铜组织及性能影响的研究少，而 Sn 在 简单黄铜中能够同时改善力学性能和耐腐蚀性能。因此，但 是 Sn 含量对成分更加复杂的黄铜的力学性能及抗腐蚀性能 的影响规律尚不明确。
（Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｍｉａｎｙａｎｇ ６２１０１０，Ｃｈｉｎａ） Abstract: Ｉｎ ｔｈｉｓ ｗｏｒｋ ａ ｍｕｌｔｉｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｂｒａｓｓ ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｔａｉｎ Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｂ、Ｐ、Ｃｅ、Ｓｎ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｃａｓｔｉｎｇ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｓｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｎ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ Ｓｎ ｃｏｎｔｅｎｔｓ， ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｗｉｄｔｈ ｏｆ ｅｕｔｅｃｔｏｉｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ． Ｔｈｅ ｐｈａｓｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｈａｓ ｌｉｔｔｌｅ ｃｈａｎｇｅ ｗｉｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ Ｓｎ ｃｏｎｔｅｎｔ． Ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ Ｓｎ ｃｏｎｔｅｎｔ． Ｂｏｔｈ ｔｈｅ ＨＶ ｈａｒｄｎｅｓｓ ａｎｄ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒａｓｓ ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ Ｓｎ ｃｏｎｔｅｎｔ． Keywords: ｍｕｌｔｉｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｂｒａｓｓ； Ｓｎ ｃｏｎｔｅｎｔ； ｃａｓｔｉｎｇ； ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ； ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ