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《江苏科技大学》 2010年
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新型汽轮发电机转子槽楔铜合金组织和性能研究

杨丹  
【摘要】: 本文在研究开发新型超(超)临界大容量汽轮发电机转子槽楔铜合金过程中,根据选用我国自然资源丰富,成本低,对环境无污染的金属元素的原则,对合金的成分进行优化设计、对不同系列的合金进行熔炼铸造、锻造、压力加工及热处理工艺试验研究。利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等分析仪器,进行微观组织和断口形貌的观察与分析;利用布氏硬度计、涡流导电率测试仪、万能试验机等设备,对不同热处理状态下的力学、物理性能进行了测试。研究分析了合金的成分、组织与性能关系及质量控制因素这三者关系;研究了合金的成分、加工工艺和热处理工艺对其力学性能、导电性能及组织结构的影响和变化规律,并从理论上进行了分析和解释。 研究结果表明:本课题铜合金中加入的微量元素包括Ni、Cr、Be、Zr、Si、Co,采用少量多元,充分发挥了合金元素的综合交互作用,对铜合金组织和性能的改善与提高有显著的效果。 在本论文试验条件下,槽楔铜合金综合性能较好的加工工艺为锻压—水淬—冷变形—时效。经过一系列的工艺试验,确定了不同系列合金各自的较佳热处理工艺。CuNiCrBeZrSi合金系中11#合金经较佳强化工艺处理后,性能较好。随着Zr含量的增加,强度、延伸性能逐渐减低,11#合金的配比较理想。11#合金的布氏硬度达到249,导电率е达到43.45%IACS,室温下σb、σ0.2和δ5分别达到978MPa、937MPa和14.84%,能满足汽轮发电机组转子在高温恶劣条件下的使用要求。CuNiCoCrBeZr合金系中21#、22#、23#合金经较佳强化工艺处理后,性能均完全符合槽楔铜合金的要求,合金的平均布氏硬度达到255,导电率е达到55.92%IACS。室温下σb、σ0.2和δ5分别平均达到932MPa、879MPa和16.27%,能满足汽轮发电机组转子在高温恶劣条件下的使用要求,具有较好的经济效益。CuNiCrBeSiZr合金系中31#、32#、33#合金经较佳强化工艺处理后,性能均较好,符合槽楔铜合金的要求。其中32#可应用于超(超)临界汽轮发电机转子槽楔的生产,具有较好的经济效益,合金成分配比较佳。合金的平均布氏硬度达到246,导电率е达到31.90%IACS,室温下σb、σ0.2和δ5分别平均达到864MPa、816MPa和14.72%,能满足汽轮发电机组转子在高温恶劣条件下的使用要求。 冷变形对铜合金的强化效果有重要影响,可比未经冷变形的同种合金具有更好的综合性能。三个系列合金相比较,CuNiCoCrBeZr合金系的综合性能较好,性能均完全符合槽楔铜合金的要求,经超声波探伤合格,可应用于超(超)临界汽轮发电机转子槽楔的生产。CuNiCoCrBeZr合金系含Co含量为0.5~0.9%,仅为CuCo2BeZr合金的五分之一到三分之一,Be为0.25~0.5%,也远低于CuCo2BeZr合金,降低了成本,也减少了环境污染,因此CuNiCoCrBeZr合金系具有较好的经济效益。
【学位授予单位】:江苏科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM311;TG146.11

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