一种低温高强耐磨耐腐铝青铜合金及其制造工艺的制作方法

[0001]
本发明涉及铝青铜材料，尤其是指一种低温高强耐磨耐腐铝青铜合金及其制造工艺。


背景技术：

[0002]
铝青铜是指在二元铝青铜合金中加入铁、锰、镍等元素而组成的多元复杂铝青铜，是一类兼具高强度、优异耐蚀性与耐磨性的结构工程材料，常用于制作轴承、衬套、海上石油平台的管路系统、船舶螺旋桨和泵的关键零部件，在海洋船舶、石油勘探、机械电气等领域应用广泛。
[0003]
随着使役环境的复杂化，对铝青铜的强度、耐热性等性能提出更高要求。以轴承、衬套用铝青铜为例，轴承、衬套等部件常在高速、高压和高温条件下服役，因此，要求制造轴承、衬套等部件的铝青铜材料在具有高强度、高耐磨性的同时，兼具优异的耐热性。另外，为满足铝青铜材料在交变载荷、长周期等使役条件下的应用，对材料的力学性能也提出了更高的要求。
[0004]
为满足日益复杂的使役环境，铝青铜综合性能有待于进一步优化。


技术实现要素：

[0005]
(一)要解决的技术问题
[0006]
本发明目的在于提供一种低温高强耐磨耐腐铝青铜合金及其制造工艺，该合金在-196℃温度下具有优异力学性能，尤其是具有高的低温冲击功，强度高，耐磨性好。
[0007]
本发明的另一目的在于提供一种低温高强耐磨耐腐铝青铜合金的制造工艺。为实现上述之目的，本发明采取如下技术方案：
[0008]
(二)技术方案
[0009]
一种低温高强耐磨耐腐铝青铜合金，包括al 8.2-11.5wt％、ni 2.5-5wt％、cr 0.5-1.0wt％、mn 0.8-1.2wt％、ti 0.2-0.3wt％、sn 2-3wt％、p 0.001wt％，余料为cu。
[0010]
一种低温高强耐磨耐腐铝青铜合金的制造工艺，包括以下步骤：
[0011]
(1)将纯铜、纯铝、纯镍、纯铬、纯锡装入到预热的坩埚中，并放入熔炼炉内，使其快速熔化；
[0012]
(2)继续加热，当温度达到1050℃时，加入磷铜并仔细搅拌，进行脱氧处理；
[0013]
(3)加入预热的铁锰中间合金，完全溶化后浇入回炉料，并搅拌；
[0014]
(4)将温度升至1250℃，加入纯钛，继续升温搅拌至其熔化；
[0015]
(5)向熔炼炉内通入氩气；
[0016]
(6)保持炉内温度1600-1700℃，保温时间为20-40min；
[0017]
(7)加入冰晶石；
[0018]
(8)浇注成型；
[0019]
(9)将成型后的铝青铜用盐水进行淬火，淬火温度650℃；
[0020]
(10)将淬火后的铝青铜进行150℃的低温回火；
[0021]
(11)将上述铝青铜进行锻造、挤压工艺，即得低温高强耐磨耐腐铝青铜合金铜棒。
[0022]
进一步，所述步骤(1)中纯铜、纯铝、纯镍、纯铬、纯锡的纯度不低于99.9％。
[0023]
进一步，所述步骤(10)中低温回火的时间为2.5-3小时。
[0024]
(三)有益效果
[0025]
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言：
[0026]
1、通过添加ni、cr、mn、ti、sn、p等徼量元素，通过使ni、cr、ti、sn等元素固溶于铜基体中，增加基体中ni、cr、mn、ti、sn、p等元素的含量，提高铝青铜的耐腐蚀性和耐耐低温性。
[0027]
2、采用合适的锻造-热处理-轧制工艺，细化晶粒，使合金具有较为优异的塑性采用锻造、冷轧等手段在晶粒内部引入高密度的位错，提高合金强度。
[0028]
本发明铜合金具有优良的耐蚀性、高强度、高耐低温性，铝青铜抗拉强度为600-850mpa，延伸率为5-15％，电导率为12-19％iacs，在-196℃低温下的冲击功大于50j，为常用耐磨铜合金材料的2倍多，在20℃人造海水的腐蚀速率为0.015-0.028m/年，综合性能优异。
具体实施方式
[0029]
下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述。
[0030]
实施例1、
[0031]
一种低温高强耐磨耐腐铝青铜合金，包括al 8.2wt％、ni 2.5wt％、cr 0.5wt％、mn 1.2wt％、ti 0.3wt％、sn 2wt％、p 0.001wt％，余料为cu。
[0032]
一种低温高强耐磨耐腐铝青铜合金的制造工艺，包括以下步骤：
[0033]
(1)将纯铜、纯铝、纯镍、纯铬、纯锡装入到预热的坩埚中，并放入熔炼炉内，使其快速熔化；
[0034]
(2)继续加热，当温度达到1050℃时，加入磷铜并仔细搅拌，进行脱氧处理；
[0035]
(3)加入预热的铁锰中间合金，完全溶化后浇入回炉料，并搅拌；
[0036]
(4)将温度升至1250℃，加入纯钛，继续升温搅拌至其熔化；
[0037]
(5)向熔炼炉内通入氩气；
[0038]
(6)保持炉内温度1600℃，保温时间为40min；
[0039]
(7)加入冰晶石；
[0040]
(8)浇注成型；
[0041]
(9)将成型后的铝青铜用盐水进行淬火，淬火温度650℃；
[0042]
(10)将淬火后的铝青铜进行150℃的低温回火，时间2.5小时；
[0043]
(11)将上述铝青铜进行锻造、挤压工艺，即得低温高强耐磨耐腐铝青铜合金铜棒。
[0044]
实施例2、
[0045]
一种低温高强耐磨耐腐铝青铜合金，包括al 11.5wt％、ni 5wt％、cr 1.0wt％、mn 0.8wt％、ti 0.2wt％、sn 3wt％、p 0.001wt％，余料为cu。
[0046]
一种低温高强耐磨耐腐铝青铜合金的制造工艺，包括以下步骤：
[0047]
(1)将纯铜、纯铝、纯镍、纯铬、纯锡装入到预热的坩埚中，并放入熔炼炉内，使其快
速熔化；
[0048]
(2)继续加热，当温度达到1050℃时，加入磷铜并仔细搅拌，进行脱氧处理；
[0049]
(3)加入预热的铁锰中间合金，完全溶化后浇入回炉料，并搅拌；
[0050]
(4)将温度升至1250℃，加入纯钛，继续升温搅拌至其熔化；
[0051]
(5)向熔炼炉内通入氩气；
[0052]
(6)保持炉内温度1700℃，保温时间为20min；
[0053]
(7)加入冰晶石；
[0054]
(8)浇注成型；
[0055]
(9)将成型后的铝青铜用盐水进行淬火，淬火温度650℃；
[0056]
(10)将淬火后的铝青铜进行150℃的低温回火，时间为3小时；
[0057]
(11)将上述铝青铜进行锻造、挤压工艺，即得低温高强耐磨耐腐铝青铜合金铜棒。
[0058]
本发明上述两个实施例所制备的铝青铜合金材料在-196℃低温下的冲击功大于50j，为常用耐磨铜合金材料的2倍多；并且相比qa110-3-1.5挤压棒材，本发明所研制材料的抗拉强度、屈服强度和伸长率都大幅增加。因此，该材料为一种优异的低温高强高韧铜合金材料，可大大提高零在-196℃低温环境条件下的服役能力。
[0059]
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

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