一種Cu-Ni-Al系合金性能提升方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種化-Ni-Al系合金性能提升方法，屬于合金性能優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] C U -N i合金具有優(yōu)良的力學(xué)性能、導(dǎo)電性能、耐腐蝕性能、耐熱性能等，被廣 泛地應(yīng)用于造船、石油、化工、電氣儀表、醫(yī)療器械等工業(yè)中。Cu-N i合金的研究主要 集中在兩方面：一是WC u-Ni-S i和Cu-Ni-S η合金為代表的高強(qiáng)高導(dǎo)銅合 金，主要作為電工材料應(yīng)用于導(dǎo)線框架、彈性元件等；二是WCu-1 ON i、Cu-3 0 N i等為主的高強(qiáng)、耐蝕銅合金，主要應(yīng)用于各種熱交換器和水管。大量研究表明，在C U-N i合金中添加 A 1，可使得α固溶體中形成N i 3 A 1，達(dá)到強(qiáng)化基體的作用，顯 著提高合金的強(qiáng)度和硬度。最初的研究表明，在C U - 1 5 N i合金中添加3 %的A 1，合 金的力學(xué)性能得到大幅度的提高。也有研究認(rèn)為C U與N i比為1 0 : 1左右的C U -N i合金具有最佳的綜合性能。為了進(jìn)一步提高鉛白銅合金的性能，添加不同合金元素是一 個(gè)重要的途徑。在Cu-1 9Ν?-1.8Α1合金基礎(chǔ)上添加 Μ η、F e、C Γ、N b等 元素，使抗拉強(qiáng)度可達(dá)9 3 Ο Μ P a，屈服強(qiáng)度達(dá)7日Ο Μ P a，伸長(zhǎng)率達(dá)1 8 %。對(duì)于C u-(4.7~9.4)Ni-(l~3)A1合金，添加 Τ i可W在時(shí)效處理時(shí)抑制N i 3 A 1在晶界處的不連續(xù)脫溶析出，從而提高合金的力學(xué)性能。經(jīng)過(guò)變形加工和熱處理后，合 金的強(qiáng)度可達(dá)到1 1 8日MP a，硬度（H BS)為280。在Cu-(2~6)Ni-(l~ 3 ) A 1合金中添加 S i，使合金的抗拉強(qiáng)度達(dá)8 6 0 Μ P a，硬度（H B S )為2 7 2。
[0003] 目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)鉛白銅合金的研究主要集中于變形鉛白銅，材料優(yōu)異力學(xué)性能 的獲得依賴塑性變形及其后續(xù)的熱處理工藝，此外，送類變形鉛白銅的N i含量或A 1含 量都比較低。實(shí)際上，通過(guò)適當(dāng)?shù)某煞衷O(shè)計(jì)和工藝優(yōu)化，具有高N i和高A 1含量的白銅合 金還可應(yīng)用于一些需要具有優(yōu)異耐腐蝕性能和耐磨性能的場(chǎng)合。如WC U- 1 7 N i - 3 A 1合金為基礎(chǔ)，通過(guò)添加多種合金元素，可W獲得一種比常用耐磨銅合金巧日鉛青銅Q A 1 1 0-4-4)耐磨性能更優(yōu)異的鑄造銅合金。但該合金中添加的微量元素對(duì)合金性能 的影響還需要開(kāi)展深入的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的問(wèn)題：提供一種化-Ni-Al系合金性能提升方法，旨在提高合金的 性能，W滿足工業(yè)要求。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案： 一種化-Ni-Al系合金性能提升方法，在頻感應(yīng)爐中進(jìn)行烙煉，按順序加入電解C U、 N i塊、鐵釘、C Γ - F e中間合金和純A 1錠，烙煉溫度約為1 4 0 0 。并在1 3 0 0 °C左右德注即可。
[0006] 所述F e W質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)為1. 2%。
[0007] 所述C Γ W質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)為0. 85%。
[000引本發(fā)明的有益效果： 在Cu-1 7Ni-3Al合金中，添加 F e元素可W細(xì)化合金的晶粒尺寸和二次枝 晶間距，同時(shí)添加 F e和C r，合金中除了二次枝晶間距和晶粒尺寸顯著減小之外，添加 F e和C ?？蒞提高C U - 1 7 N i - 3 A 1合金的力學(xué)性能，同時(shí)添加 F e和C Γ的合金 抗拉強(qiáng)度可達(dá)7 9日MP a,硬度（HB S)為2 6 9。
[0009] 【具體實(shí)施方式】： 實(shí)施例： 合金烙煉在中頻感應(yīng)爐中進(jìn)行，按順序加入電解Cu、N i塊、鐵釘、C r-F e中間 合金和純A 1錠，烙煉量為3 0 k g，烙煉溫度約為1 4 0 0 °C，在1 3 0 0 °C左右德注 到金屬型中，獲得3種成分不同的6 0 mm X 1 3 0 mm的試樣，光譜分析后的〇11 - 1 7 N i - 3 A 1合金成分見(jiàn)表1。
[0010] 試樣均用線切割取自鑄錠同必圓的外沿位置。拉伸性能測(cè)量試樣采用直徑為8 m m，標(biāo)距為4 0 mm的圓棒，測(cè)試在CMT 5 1 0 5電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，拉伸速度為2 mm / m i η，取3個(gè)試樣的平均值。硬度測(cè)試在Η B - 3 0 0 0布氏硬度計(jì)上進(jìn)行，選用 直徑為5 mm的鋼球，壓力為7 3 5 5 Ν，保壓3 0 S，取5個(gè)點(diǎn)的平取值。
[0011] 表2為3種合金的力學(xué)性能。從表2中可知，3號(hào)合金的抗拉強(qiáng)度最高，達(dá)到795 Μ P a ; 2號(hào)合金的抗拉強(qiáng)度為786 Μ P a ; 1號(hào)合金的抗拉強(qiáng)度最小。添加 F e和C Γ都 導(dǎo)致1號(hào)合金伸長(zhǎng)率的降低，其中3號(hào)合金的伸長(zhǎng)率為4. 7%，比2號(hào)合金降低了 14. 5%， 比1號(hào)合金的伸長(zhǎng)率降低了 39. ο%。
[0012] 表3為3種合金的硬度。從表3可W看出，添加 F e、C Γ都提高了合金的硬度和 基體的硬度，特別是同時(shí)添加 F e和C r，可使合金的硬度（H B S )達(dá)到269。
[0013] 表4為3種合金的二次枝晶間距和平均晶粒尺寸。從表4可知，2號(hào)合金的二次 枝晶間距和平均晶粒尺寸比1號(hào)合金分別小4 3 %和4 1 %，3號(hào)合金的二次枝晶間距和 平均晶粒尺寸比1號(hào)合金分別小4 3 %和5 9 %左右。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種Cu-Ni-Al系合金性能提升方法，其特征在于：在頻感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，按順 序加入電解C u、N i塊、鐵釘、C r 一 F e中間合金和純A 1錠，熔煉溫度約為1 4 0 0 °C，并在1 3 0 0 °C左右澆注即可。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Cu-Ni-Al系合金性能提升方法，其特征在于：所述F e 以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)為1. 2%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Cu-Ni-Al系合金性能提升方法，其特征在于：所述C r 以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)為〇. 85%。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種Cu-Ni-Al系合金性能提升方法，在頻感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，按順序加入電解Ｃｕ、Ｎｉ塊、鐵釘、Ｃｒ－Ｆｅ中間合金和純Ａｌ錠，熔煉溫度約為１４００℃，并在１３００℃左右澆注即可。在Ｃｕ－１７Ｎｉ－３Ａｌ合金中，添加Ｆｅ元素可以細(xì)化合金的晶粒尺寸和二次枝晶間距，同時(shí)添加Ｆｅ和Ｃｒ，合金中除了二次枝晶間距和晶粒尺寸顯著減小之外，添加Ｆｅ和Ｃｒ可以提高Ｃｕ－１７Ｎｉ－３Ａｌ合金的力學(xué)性能，同時(shí)添加Ｆｅ和Ｃｒ的合金抗拉強(qiáng)度可達(dá)７９５ＭＰａ，硬度（ＨＢＳ）為２６９。
【IPC分類】C22C9/06, C22C1/03
【公開(kāi)號(hào)】CN105506323
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410504683
【發(fā)明人】楊佳
【申請(qǐng)人】楊佳
【公開(kāi)日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2014年9月26日