易切削Cu-Se-Bi合金平衡相形成热力学条件的研究

水暖系统用的铜合金管件一般用含铅铜合金铸造或热加工而成，但铅易析出而溶于饮用水中，严重危害人们的身体健康，因此无铅环保易切削铜合金具有十分广阔的应用前景和良好的经济效益。无铅环保型易切削铜合金成为近些年热门的研究课题，但如何制备性能稳定的合金成为研究者所关注的方向之一。本项目拟通过对平衡相的热力学计算探索平衡相形成的热力学条件，为制备性能优良、组织稳定的无铅易切削Cu-Se-Bi合金提供数据支持；在平衡相的形成热力学模拟计算的基础上，通过实验验证热力学模拟计算的真实性与可靠性；然后研究各种平衡相对材料性能的影响规律；通过对所得的研究成果进行分析比较，得出制备具有稳定平衡相且性能优良的Cu-Se-Bi合金及平衡相控制理论。

利用FactSage软件计算分析了Cu-Zn-Se三组元间最稳定的物相及平衡时相组成，得出各种可能相的形成热力学数据，平衡相形成的控制理论。通过对不同温度的通过扩散试验验证热力学计算数据的真实性，建立扩算厚度的测量，扩散系数和孕育期的计算，建立扩散动力学模型。采用透射电子显微镜标定不同热力学条件制备合金中各种物相的组成，分析各平衡相对合金性能的影响，建立平衡相与材料性能的映射关系。在实验室小型试验的基础上，进一步扩大试验进行工业试验，摸索工业制备该易切削合金的生产工艺，得出最佳的合金成分及制备工艺，工业试验所制备的合金具有良好的切削性能、力学性能及耐腐蚀性能，具有较好的工业应用前景。