铝青铜合金的组织
1、铝青铜的组织随着成分和所处温度区间的改变而发生变化。根据图1-1所示铜铝二元合金相图，可以看出不同成分的铝青铜合金的结晶过程和组织变化规律。其中，铝含量小于7.4%wt的所有铝青铜合金固态时，均为单相a固溶体，塑性好，加工成形性好。铝含量在7.4%~9.4%之间的铝青铜合金在1036~565℃℃温度范围内组织为a+b，但由于实际生产过程中，合金的冷却速度满足不了充分缓慢冷却的条件，使b→a转变不彻底，导致组织中残留一部分b相，随着温度继续降低，残留b相发生b→a+2g共析转变。
2、铝含量在9.4%~15.6%之间的铝青铜合金从高温缓慢冷却到565℃时发生b→a+2g共析转变，组织呈现层片状。其中，铝含量在9.4%~11.8%之间的亚共析铝青铜在快速冷却过程中，b相发生无扩散相变，形成针状'b相和马氏体组织；含铝量大于11.8%的过共析铝青铜组织变化顺序为：由最初的b固溶体转变为b1有序固溶体，然后随合金中铝含量的增加再转变成'b马氏体、'b+，g混合物或针状'b马氏体。所以，含铝量大于9.4%的铝青铜合金淬火后组织主要为'b马氏体
3、由于b'相的硬度和强度均高于a相，在制作铝青铜耐磨材料时往往希望得到此组织。另外，b'是一种亚稳定组织，不同温度回火时可以得到不同组织。根据相变规律可以得出，铝含量大于11.8%的过共析铝青铜是一种典型的固溶强化合金，在实际生产中经常用热处理进行此合金的强化。
4、对于含有其它微量元素的铝青铜合金，组织中一般会存在a相、b'相、k相和g2相。其中，a相是以Cu为基的置换固溶体，即富铜相，属面心立方结构。b'相是b相的同素异构体，b相是以Cu3Al为基的固溶体，属体心立方结构；b'相是在实际铸造条件下共析转变受阻而出现的过冷b相，在低于325℃时稳定,g2相是以电子化合物Cu9Al4为基的固溶体，具有体心立方晶格的硬脆相，与碳钢珠光体中的渗碳体相似，g2相过多会使合金变脆。k相主要是金属间化合物(AlFe3,AlFe)，属于体心立方结构。
不同合金元素对铝青铜组织和性能的影响
材料的成分、组织决定材料的性能，也是决定材料应用范围的关键因素。简单二元铝青铜由于合金组织比较单一，导致其性能不足，使其应用范围受到限制。因此，常采用多元微合金化改变其内部组织结构，改善铝青铜合金的某些性能，从而扩大铝青铜的应用范围。
1、铝元素的影响
铝是铝青铜合金的主要添加元素，在铜中的溶解度较大，其含量对铝青铜合金的组织和性能有很大影响。王荣滨对铝含量不同的QAl10-4-4和QAl11-6-6两种铝青铜合金进行高温固溶热处理强化。在相同的热处理条件下，随铝含量的增加，b相固溶体含量增加，淬火后得到的针状马氏体'b含量也增加。由于'b相具有较高强度和硬度，使合金的力学性能得到提高。铝含量增加还可细化晶粒，提高强韧性和耐磨性。
在QAl9-4、QAl10-4-4和Cu14AlX三种合金中，随着铝含量的增加，组织中b相明显增多，a相逐渐减少，初生k相质点也增多，这种初生k相质点在合金中形成了大量形核质点，显著细化了合金组织，使合金基体强度得到提高(如表1-1所示)。与普通铝青铜相比，合金的承载能力得到提高，耐磨性得到改善。除此之外，铝含量对高锰铝青铜硬度影响较显著。随着合金中铝含量的增加，组织中金属间化合物增加，a相明显减少且变长，并呈层片状分布，硬度明显提高。继续增加Al含量，把铝青铜中Al含量提到14%~15%，并加入Fe、Ni、Mn、Co以及稀土等元素，通过热处理可使合金获得优良的物理、化学、力学与摩擦磨损等性能
2、铁元素的影响
铝青铜中，Fe是主要微量添加元素之一，其含量对组织有明显影响。铁对铝青铜的主要作用是细化晶粒，提高合金的力学性能和耐磨性能。铁在铜中的显著增加，延伸率基本不变。随着铁含量的继续增加，当合金中Fe含量分别为4%、6%和8%时，超过Fe在铝青铜中溶解度，Fe就会形成细小弥散分布在基体上的k相金属间化合物
3、锰元素的影响
锰在Cu-Al合金a固溶体中具有一定的固溶度，当对含锰铝青铜合金进行固溶强化处理时，可以提高合金的力学性能。锰对b相具有稳定作用，随着锰含量的增加，b相稳定性提高，降低了相变开始温度，延迟了共析转变，从而避免或减少了2g相的出现。当铝青铜中含锰量低于其最大溶解度(14%)时，随着锰含量的增加，合金的耐蚀性得到提高。向含锰的铝青铜添加铁元素，由于Fe具有细化晶粒的作用，使合金的性能得到改善，但Fe会减弱锰对b相的稳定作用4、钛元素的影响
Ti元素化学性质活泼，容易氧化且收缩率较大，对铝青铜合金的性能有较大影响。适量的钛能够细化晶粒，提高合金组织硬度。当Ti含量超过一定范围时，随合金中Ti元素含量的增加，高锰铝青铜合金的基体组织硬度反而下降，适宜的Ti含量是0.20%~0.25%。含钛量为0.3%的QAl10-4-4合金，性能基本不变，表现出明显的缓冷脆性。
5、锌、钴、锆等元素的影响
研究了Fe、Ni、Mn等合金元素对铝青铜合金显微组织和性能的影响，但对Co、Zn等元素的作用研究较少。ZQA19-4合金中随着Zn元素质量分数的增加，k相尺寸变得粗大，分布不均匀，合金的抗拉强度和延伸率都大大下降。Co能改变合金的显微组织，特别对k相形貌影响较大。在高铝青铜Cu-14Al-X合金中，随着Co元素质量分数的提高，类梅花形k相增多，显著细化了合金组织，提高了合金的力学性能
6、稀土元素的影响
稀土被称为材料中的“营养剂”，合金中加入少量稀土就可起到明显的细化组织的作用。稀土元素Y和La对高锰铝青铜组织和性能的影响，发现适量的稀土可以降低铜合金熔体的表面张力，满足非均质形核条件成为晶核，从而细化组织，改善梅花状k相形貌。同时，稀土的加入导致合金晶格畸变，使合金耐磨性得到提高
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