球墨鑄鐵-錫青銅雙金屬高頻感應熔覆工藝研究.pdf

1、為了獲得良好的綜合性能，本課題采用高頻感應熔覆技術在球墨鑄鐵表面熔覆一層錫青銅，實現(xiàn)球墨鑄鐵-錫青銅的良好結合。
　　實驗中首先研究了單組元活性劑對熔覆結合的影響，然后在單組元活性劑的結果基礎上，利用正交試驗獲得適用于球墨鑄鐵-錫青銅復合的混合活性劑的最佳成分比。試驗結果表明：不加活性劑時界面處易產生氣孔、夾雜、裂紋等缺陷，界面的剪切強度很低；單組元活性劑中，四硼酸鈉的排渣性最好，所得熔覆試樣缺陷最少，剪切強度最高，達到133MP

2、a；混合活性劑的最佳成分為 Na2B4O760％+H3BO320%+AlPO310%+NaF10%。
　　選定活性劑后，通過多組試驗研究了感應加熱工藝參數對雙金屬復合效果的影響，利用OM、SEM、XRD、EPMA、顯微硬度計等對界面形貌、熔覆層的微觀組織、物相結構、合金元素擴散分布和顯微硬度等進行了研究，并通過剪切試驗和彎曲試驗測定了試樣的結合強度。實驗結果表明：頻率為20KHz時，工藝參數的合理范圍為加熱電流300A~450A，

3、保溫時間0～60s；高溫復合時界面兩側元素發(fā)生互擴散，F(xiàn)e向銅層擴散的最大距離為20μm，Cu向基體的擴散距離為8~10μm。基體與熔覆層間的結合為擴散冶金結合，界面處不形成新相，界面組織的顯微硬度值介于基體和錫青銅之間；增大加熱電流、延長保溫時間，雙金屬的結合強度不斷增大，加熱電流為420A、保溫時間為60s時，剪切強度達到186MPa，剪切斷面位于錫青銅內部。
　　分別測試了試樣在3.5%wt NaCl腐蝕溶液中的Tafel曲

4、線。結果表明：內部無缺陷的錫青銅腐蝕電流密度為0.886μA/cm2，遠小于基體的15.39μA/cm2，熔覆層顯著改善了基體的耐腐蝕性。
　　最后探討了中間層材料對雙金屬熔覆結合的影響。試驗結果顯示：鋁箔在加熱時氧化嚴重，生成的氧化物阻礙了銅合金與基體的結合，試樣的剪切強度僅為40MPa左右。加入鋅后，熔覆層的組織由樹枝狀的偏析組織變成等軸狀的偏析組織，界面處生成鐵鋅脆性相，試樣的剪切強度約為100MPa，低于錫青銅自身的剪切強