通過對歐洲現(xiàn)存文本、科學(xué)實(shí)驗(yàn)及調(diào)查研究,證明在19世紀(jì)初西方曾利用中國古代冶金技術(shù)*一項(xiàng)重要發(fā)明——鎳白銅技術(shù)發(fā)明申請并獲得保護(hù),隨后出現(xiàn)了"德國銀"生產(chǎn)的興起。西方近代史是資本主義萌芽、產(chǎn)生、確立的歷史,也是制度建立的歷史,在這一時(shí)期,中國科技、經(jīng)濟(jì)卻從興盛走向落后。西方曾經(jīng)盜用中國技術(shù)并申請保護(hù),故此應(yīng)該讓人們加強(qiáng)知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識,保護(hù)自己民族的發(fā)明創(chuàng)造。
白銅是以鎳為主要合金元素的銅合金,白銅不僅具有銀白色的外觀,而且具有優(yōu)良的耐蝕性和良好的力學(xué)性能及工藝性能,長期以來被廣泛用作彈性元件和與人體皮膚接觸的拉鏈、眼睛架、硬幣等物品。由于鎳對人體有致敏甚至致癌的影響,越來越多的國家開始限制甚至禁止使用含鎳合金材料制造與人體接觸的產(chǎn)品,目前白銅正面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),特別是2002年9月12日在Nature上報(bào)導(dǎo)了鋅白銅(Cu-Ni-Zn合金)材質(zhì)的歐元硬幣中的Ni引起皮疹和水皰后,Ni過敏問題更引起全社會的廣泛關(guān)注。因此開發(fā)新型的無鎳白色銅合金(簡稱“無鎳白銅”)顯得尤為重要。高貴典雅的銀白色金屬光澤是白銅的重要特征之一,因此,新型的“無鎳白銅”除了具備常規(guī)的使用性能和工藝性能之外,還必須滿足顏色方面的要求。本文以Cu-Mn-Zn合金為研究對象,以無鎳白色銅合金開發(fā)為研究目標(biāo),綜合考慮材料的使用性能加工性能和成本等因素,開發(fā)了Cu-Mn-Zn系列無鎳白色銅合金。該系列合金不含鎳元素,不會對人體有致敏和致癌的影響。不含貴重元素,合金成分都是采用我國富有的元素。利用錳的“漂白”或“褪色”的作用充分發(fā)揮鋅提高合金明度、降低紅色成分和改善熔鑄性能的優(yōu)點(diǎn);加入能進(jìn)一步改善合金性能的鋁元素,嚴(yán)格控制碳含量,從而形成了Cu-Mn-Zn系列無鎳白色銅合金。定量研究了Cu-Mn-Zn三元合金的顏色特征探討了Mn、Zn和Al等合金元素對顏色和色澤穩(wěn)定性能的影響,開發(fā)出綜合性能優(yōu)良的新型Cu-Mn-Zn-Al系列無鎳白色銅合金。本文還對添加不同稀土Ce的Cu-Mn-Zn-Al合金進(jìn)行加工工藝、性能及耐蝕性能的研究。對熔煉出來的合格鑄錠進(jìn)行熱軋,用正交實(shí)驗(yàn)法研究合金的退火溫度及保溫時(shí)間。通過對合金材料組織與性能進(jìn)行了大量的綜合實(shí)驗(yàn),確定工藝。探討稀土Ce對Cu-Mn-Zn-Al合金組織、性能及耐蝕性能的影響,得到了的稀土添加量。研究結(jié)論如下:通過元素對合金顏色和性能影響的正交實(shí)驗(yàn),Cu-12Mn-8Zn-Al組織性能優(yōu)良。稀土Cu-12Mn-8Zn-Al合金熱軋時(shí),鑄錠開坯溫度為850℃,保溫時(shí)間1h;中間退火溫度為750℃,保溫時(shí)間2h。經(jīng)過兩次冷軋得到約0.3mm的帶材。通過對正交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及對合金金相的分析:合金(含0.04Wt% Ce)按工藝(*次退火為750℃×2h,第二次退火為700℃×2h。)處理后帶材的綜合性能,其抗拉強(qiáng)度為567.4MPa,伸長率為4.7%,洛氏硬度為85HRB。試驗(yàn)證明:適量稀土元素Ce的加入能凈化合金的基體和晶界、細(xì)化晶粒、提高合金的抗拉強(qiáng)度和提高合金的耐蝕性。稀土Cu-12Mn-8Zn-Al在顏色和性能上達(dá)到了鋅白銅的指標(biāo),可以在生產(chǎn)中使用這種低成本的合金來代替鋅白銅。
在無鎳白銅(CuMnZn)中分別添加微量稀土Ce(0.04%,0.06%,0.08%),研究稀土Ce含量及加工工藝參數(shù)對鑄態(tài)、熱軋態(tài)和冷軋態(tài)組織及性能的影響。探索用無鎳白銅(CuMnZn)替代目前廣泛使用的彈性合金材料——鋅白銅的可行性。研究結(jié)果顯示:當(dāng)稀土含量小于0.04%時(shí),隨合金中稀土Ce含量的增加,鑄態(tài)合金的α晶粒尺寸減少,細(xì)化晶粒,提高合金的抗拉強(qiáng)度、伸長率,且合金具有較好的冷加工性能。當(dāng)稀土Ce含量超過0.04%后,合金的晶粒又有長大的趨勢。材料的性能在0.04%左右達(dá)到峰值,隨著稀土Ce含量的增加,其性能呈下降趨勢。對含0.04%稀土Ce的無鎳白銅(CuMnZn)合金,采用合理加工工藝和熱處理制度加工而成的0.3 mm厚的帶材的洛氏硬度、抗拉強(qiáng)度及伸長率分別為85HRB,567.4 MPa及5%,與Y狀態(tài)BZn15-20材料的性能相當(dāng),滿足彈性材料的使用要求。且無鎳白銅(CuMnZn)合金中的元素都是國內(nèi)富有元素,可有效降低成本,具有實(shí)用價(jià)值。
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