图2.42 Cu-Fe相图
通过Cu-Fe相图（图2.42）、Cu-Co合金相图 （图2.43）可知，高温时Fe元素在Cu中的溶解度较高，但是室温时，Fe在Cu中的溶解度非常低，几乎不溶于Cu基体，这是产生强化颗粒的前提，Co元素的微量引入具有调质作用，期待生成高熔点的金属间化合物，改善合金的组织性能。
图2.43 Cu-Co相图
在合金凝固过程中，随着温度的降低，Fe的熔点要高于Cu，因此Fe优先从熔体中形核析出，大量弥散分布的Fe纳米颗粒以形核质点存在，大大降低了金属液体的形核功，同时大量形核质点的存在使得晶粒得以大大细化，细晶强化能够提高合金的强度，对合金的延塑性也有一定的好处。尺寸细小的纳米颗粒增强相不仅对材料强度的影响明显，而且对材料伸长率的损害较小，这样就有可能得到具有高强度和高伸长率的新型锡青铜材料。
添加有益元素Fe和Co，合金凝固过程发生了改变，大量形核核心的出现将改变原有ZCuSn10Zn2合金的凝固特性，新型锡青铜合金的微观组织和物理化学性能必将发生改变。
本书拟采取在金属熔体凝固过程中得到强化颗粒的新思路来制备新型锡青铜合金材料，颗粒析出相的作用如下：(www.xing528.com)
（1）形核核心。在凝固过程中，Fe的熔点要高于Cu，因此凝固过程中Fe优先从熔体中形核析出，大量弥散分布的Fe纳米颗粒以形核质点存在，降低了金属熔体的形核功，同时形核质点的存在使得晶粒得以细化，细晶强化能够提高合金的强度，对合金的伸长率也有一定的好处。
（2）颗粒强化。细小、弥散的纳米颗粒能够对位错进行钉扎，提高材料的强度。传统的微米和亚微米级颗粒也能够对位错进行钉扎而提高材料的强度，但是这种强化机制往往是以牺牲材料的延塑性为代价的。
如果纳米颗粒和基体界面存在共格或半共格的关系，界面关系良好，那么纳米颗粒对位错进行钉扎的同时，共格界面和颗粒内部均能够“吸纳”位错，位错能够运动下去，位错塞积现象也会得到缓解，这样在提高材料强度的同时，对材料的延塑性损害也降到了最低。
在大量阅读国内外文献和前期探索的基础上，制定了以下主要研究内容：
（1）研制新型颗粒强化锡青铜材料，新型颗粒锡青铜材料具有良好的综合性能。
（2）利用SEM、TEM、小角X 射线散射等实验分析手段，观察颗粒增强相对合金组织性能的影响，确定纳米颗粒有效平均半径、体积分数等信息。
（3）研究形变条件下增强颗粒的演化行为。利用小角X 射线散射技术、TEM 等实验手段确定轧制及热处理对颗粒增强相的析出形态、数量分布、尺寸大小等方面的影响，获得弥散相纳米颗粒在金属形变热处理过程中的稳定性情况。
（4）新型颗粒强化锡青铜合金在3.5%NaCl溶液中的全面耐腐蚀行为研究，用XRD、SEM 分析手段分别确定其腐蚀产物及腐蚀形貌，分析其腐蚀机理。
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