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CuCo2BeZr合金是现有铜合金中高温强韧性最好的高导高强合金,主要应用于大容量汽轮发电机转子槽楔、接触器接触架、电阻焊电极、引线框架、连铸机的水冷模、结晶器、压铸机的活塞头、锅炉衬料等领域。但是铍、钴在CuCo2BeZr合金中占有较大的重量比,铍、钴是稀有的战略物资,而且铍是重污染物质,这些条件限制了CuCo2BeZr合金的发展。钛青铜作为替代CuCo2BeZr合金而开发的高强度导电铜合金,其力学、电学性能已达到CuCo2BeZr合金的水平,但是很多专家学者对钛青铜交变载荷下的寿命存在疑问;采用CuCo2BeZr合金探伤标准,对钛青铜进行超声波探伤时,发现超声波衰减非常严重,影响探伤效果。本文的研究目的是通过实验的手段,得出钛青铜寿命的高低及超声波衰减严重的原因;进一步分析钛青铜增强机理;并且通过疲劳断口的采集和分析给工程实际应用中钛青铜的失效分析提供帮助。
本文主要试验有:测试不同工艺条件下钛青铜的力学、电学性能,选择最佳工艺条件下的钛青铜材料;在纯弯曲疲劳试验机上进行钛青铜和CuCo2BeZr合金的疲劳寿命测试,依据疲劳统计方法对疲劳数据处理得出钛青铜的S-N曲线公式;通过共振法测量钛青铜材料内耗;在扫描电镜下得到拉伸、疲劳断口图像,利用透射电镜观察微观形貌、采集衍射花样。
通过试验结果及分析表明:钛青铜主要增强相为Ni3Ti,呈弥散分布;钛青铜材料和CuCo2BeZr合金的疲劳寿命非常接近,而且从S-N曲线公式得到的数据看出钛青铜寿命略高于CuCo2BeZr合金;钛青铜疲劳断口上存在很清晰的疲劳条带,不同应力下的断口形貌有很大的区别。采用CuCo2BeZr合金探伤标准,在对钛青铜材料进行探伤时超声波衰减严重是由于钛青铜内耗造成的,内部的孪晶及杆状、针状析出物是产生内耗的主要因素。