通过固溶时效处理优化Cu45Mn8Ni30Co10Sn7高熵青铜合金的微观结构、机械性能和耐磨性

《Advanced Engineering Materials》：Optimization of Microstructure, Mechanical Properties, and Wear Resistance of Cu45Mn8Ni30Co10Sn7 High-Entropy Bronze Alloy Through Solution-Aging Treatment

Cu45Mn8Ni30Co10Sn7高熵青铜合金经感应熔炼和溶液时效处理后，显微组织优化显著，硬度达420 HV，强度-韧性协同提升至926 MPa/22.8 MPa·m?。高温摩擦学分析表明，200℃以上表面形成减摩氧化物膜层，摩擦系数从25℃的0.72降至400℃的0.53，但氧化磨损导致磨损率增至12.5×10?? mm3·N?1·m?1。

　　

摘要

通过感应熔炼制备了一种新型的Cu₄₅Mn₈Ni₃₀Co₁₀Sn₇高熵青铜合金，并对其进行了固溶时效处理。系统研究了该合金在固溶时效处理过程中的微观结构和力学性能变化。此外，还考察了该合金在25°C至400°C温度范围内的摩擦学性能。研究结果表明，固溶处理可以有效减轻元素微观偏析并消除不连续的层状结构；而时效处理则促使Ni₂MnSn相从α-Cu固溶体基体中重新析出。与铸态相比，经过时效处理的合金表现出显著的硬化效果以及更好的强度-韧性平衡，其硬度为420 HV，屈服强度为926 MPa，断裂韧性为22.8 MPa·m^1/2。然而，该合金的摩擦和磨损性能对高温氧化较为敏感：其平均摩擦系数从25°C时的0.72单调下降至400°C时的0.53，这归因于200°C以上磨损表面形成的减摩金属氧化物层。同时，随着温度的升高，氧化磨损现象加剧，磨损速率从25°C时的1.12×10^?5 mm³N^?1·m^?1迅速增加到400°C时的12.5×10^?5 mm³N^?1·m^?1。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。