Interpretasi pengaruh proses peleburan dan pengecoran terhadap struktur mikro dan sifat material komposit bimetal tembaga-baja
Abstrak: Material komposit berlapis bimetalik baja perunggu timbal tinggi CuPb15Sn7/45 dibuat menggunakan metode komposit lelehan. Pengaruh parameter proses seperti kondisi pemanasan dan laju pendinginan pada antarmuka komposit tembaga-baja dan sifat struktural dipelajari. Hasilnya menunjukkan bahwa ketika suhu pengisian tungku adalah 900 derajat, suhu penahanan adalah 1015 derajat, waktu penahanan adalah 5 menit, dan pendinginan nitrogen digunakan, antarmuka baja-tembaga memiliki sifat ikatan metalurgi yang sangat baik, dan antarmuka kekuatan patah tarik antarmuka mencapai 200 MPa; paduan tembaga Distribusi partikel timbal di area tersebut relatif seragam, dan kehilangan unsur timbal yang terbakar kurang dari 1%; struktur dan distribusi ukuran butir matriks baja masuk akal, menunjukkan efek komposit peleburan dan pengecoran yang sangat baik.
Karena persyaratan untuk kinerja komprehensif material teknik menjadi semakin tinggi, semakin sulit bagi suku cadang yang terbuat dari bahan logam tunggal untuk memenuhi persyaratan kinerja menyeluruhnya. Ditambah dengan kelangkaan sumber daya logam mulia secara bertahap, material komposit berlapis bimetalik secara bertahap dipromosikan dan diterapkan di industri. Atas dasar mempertahankan karakteristik asli setiap lapisan logam, kinerja keseluruhan material komposit logam berlapis telah meningkat secara signifikan, dan proses persiapannya telah menarik lebih banyak perhatian.
Perunggu timbal tinggi memiliki konduktivitas termal yang baik, ketahanan aus, ketahanan benturan dan ketahanan kejang, dan banyak digunakan dalam pembuatan komponen hidrolik seperti silinder pompa pendorong. Pada saat yang sama, karena jenis kisi, konstanta kisi, dan jumlah atom elektron terluar tembaga dan besi sangat dekat, keduanya memiliki kompatibilitas metalurgi komposit yang baik. Material komposit berlapis bimetalik tembaga-baja dibuat dengan baja sebagai lapisan matriks dan perunggu timbal tinggi sebagai lapisan komposit menggabungkan sifat-sifat unggul dari kedua material. Saat ini, metode umum untuk menyiapkan material komposit berlapis bimetalik baja-tembaga meliputi metode komposit eksplosif, metode komposit bergulir, metode komposit difusi, metode pengecoran sentrifugal, metode pengecoran leleh, dan metode sintering bubuk. Diantaranya, metode peracikan eksplosif dan metode peracikan gulung terutama digunakan untuk membuat pelat berlapis bimetalik; metode peracikan difusi memiliki siklus persiapan yang panjang, dan pelestarian panas jangka panjang dapat dengan mudah menyebabkan oksidasi serius dan hilangnya unsur timbal akibat pembakaran, dan biayanya juga tinggi; metode pengecoran sentrifugal dapat dengan mudah menyebabkan segregasi makro elemen timbal; metalurgi serbuk melibatkan banyak proses, siklus persiapan yang lama, dan biaya tinggi.
Metode komposit lelehan di mana dua material dipanaskan pada saat yang sama memiliki keunggulan teknis dan biaya yang jelas dalam menyiapkan material komposit berlapis bimetalik baja-tembaga. Artikel ini akan mempelajari pengaruh parameter proses tertentu pada struktur mikro dan sifat bahan bimetalik baja-tembaga melalui eksperimen komposit lelehan. Undang-undang tersebut memberikan dasar teoretis untuk merumuskan rencana komposit peleburan dan pengecoran bimetal tembaga-baja yang masuk akal.
1. Rencana pengujian
1.1 Bahan uji
Bahan yang digunakan dalam pengujian antara lain perunggu timbal tinggi CuPb15Sn7 dan baja 45. Komposisi kimia dari kedua bahan tersebut ditunjukkan pada Tabel 1. Sebelum pengujian, baja 45 diolah menjadi silinder Φ42 mm × 45 mm, alur Φ32 mm × 7 mm dikerjakan di salah satu ujungnya, dan paduan tembaga diolah menjadi cakram berukuran Φ30 mm × 6 mm. Setelah pemesinan, perlu melalui proses perawatan permukaan seperti penggilingan amplas, pencucian alkali, pengawetan, dan perendaman dalam air boraks jenuh 80 derajat, dan kemudian dirakit seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1 untuk uji pengecoran.
