[發(fā)明專利]一種CuNiMnFe/30CrMnSi復(fù)合材料轉(zhuǎn)子襯套的制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910309807.2
• 申請(qǐng)日: 2009-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN101875102A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒軍濤;王獻(xiàn)輝;肖鵬;梁淑華;范志康
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B22D19/16
• 分類號(hào): B22D19/16
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 羅笛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種轉(zhuǎn)子襯套的制備方法，具體涉及一種CuNiMnFe/30CrMnSi復(fù)合材料轉(zhuǎn)子襯套的制備方法。

背景技術(shù)

在金屬材料的實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常需要將兩種材料進(jìn)行復(fù)合，以拓展其應(yīng)用范圍。利用合金材料制作轉(zhuǎn)子襯套時(shí)，如果將CuNiMnFe合金與30CrMnSi合金制成整體材料就可以用作轉(zhuǎn)速為50000轉(zhuǎn)/分鐘的高速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子襯套材料。但是目前對(duì)于將CuNiMnFe與30CrMnSi兩種合金連接制成復(fù)合材料的研究還沒有成熟的方法，雖然實(shí)驗(yàn)中有過采用焊接的方法，但焊接后整體材料的力學(xué)性能無法滿足高速運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種CuNiMnFe/30CrMnSi復(fù)合材料轉(zhuǎn)子襯套的制備方法，解決了現(xiàn)有的采用焊接的方法將CuNiMnFe與30CrMnSi兩種合金焊接成整體材料制作轉(zhuǎn)子襯套，轉(zhuǎn)子襯套的力學(xué)性能無法滿足高速運(yùn)轉(zhuǎn)的要求的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種CuNiMnFe/30CrMnSi復(fù)合材料轉(zhuǎn)子襯套的制備方法，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1：裝配組件，在30CrMnSi轉(zhuǎn)子襯套空殼上均勻設(shè)置U型槽，首先將30CrMnSi轉(zhuǎn)子襯套空殼放入石墨型芯中，通過石墨型芯進(jìn)行定位；將定位后的石墨型芯及30CrMnSi轉(zhuǎn)子襯套空殼放入石墨坩堝內(nèi)，并將CuNiMnFe合金放在30CrMnSi轉(zhuǎn)子襯套空殼上；

步驟2：將上步裝配好的石墨坩堝、30CrMnSi轉(zhuǎn)子襯套空殼、石墨型芯和CuNiMnFe合金放入真空爐內(nèi)真空處理；當(dāng)真空爐內(nèi)的真空度小于3.0×10^-2Pa-6.0×10^-2Pa時(shí)，按熔鑄工藝對(duì)真空爐內(nèi)進(jìn)行加熱熔鑄，CuNiMnFe合金熔體在重力的作用下流入30CrMnSi轉(zhuǎn)子襯套空殼上的U型槽中，得到熔鑄后的鑄件；

步驟3：對(duì)上步得到的熔鑄后的鑄件進(jìn)行機(jī)加工，然后依次進(jìn)行淬火處理、固溶處理和時(shí)效處理，得到CuNiMnFe/30CrMnSi復(fù)合材料轉(zhuǎn)子襯套。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，

其中步驟2中按熔鑄工藝進(jìn)行加熱熔鑄，其熔鑄工藝為：溫度在40分鐘-60分鐘內(nèi)由室溫升到900℃-1100℃，再在20分鐘-40分鐘內(nèi)由900℃-1100℃升到1100℃-1180℃，保溫60分鐘-120分鐘后開始降溫，經(jīng)過40分鐘-80分鐘降溫到700℃-800℃，然后隨爐冷卻至室溫。

其中步驟3中的淬火處理，淬火加熱溫度為820℃-900℃，保溫時(shí)間為10分鐘-30分鐘，淬火介質(zhì)為機(jī)油。

其中步驟3中的固溶處理，固溶處理溫度為500℃-560℃，保溫時(shí)間為30分鐘-90分鐘。

其中步驟3中的時(shí)效處理，時(shí)效溫度為400℃-460℃，時(shí)效時(shí)間為12小時(shí)-48小時(shí)。

本發(fā)明的有益效果是，

(1)采用真空熔鑄法取代焊接法，能實(shí)現(xiàn)CuNiMnFe合金與30CrMnSi合金良好的冶金結(jié)合，熔鑄溫度較低可以節(jié)省能源、降低成本、整個(gè)制備過程無污染，減少材料的制造工藝、加工環(huán)節(jié)，整體材料熱處理后結(jié)合面不會(huì)出現(xiàn)缺陷，具有較大CuNiMnFe/30CrMnSi結(jié)合面強(qiáng)度，并能大幅度提高材料綜合力學(xué)性能。

(2)在真空條件中通過將CuNiMnFe與30CrMnSi采用熔鑄擴(kuò)散法制備CuNiMnFe/30CrMnSi雙金屬復(fù)合材料的方法，用這種方法可以實(shí)現(xiàn)CuNiMnFe與30CrMnSi兩種金屬的冶金結(jié)合，其中這兩種材料之間的擴(kuò)散過渡層厚度可達(dá)142靘，并通過“淬火處理+固溶處理+時(shí)效處理”這一特殊熱處理工藝強(qiáng)化30CrMnSi與CuNiMnFe合金，保證整體材料中兩種材料硬度接近約為320HV-380HV，從而獲得結(jié)合強(qiáng)度大于750MPa的雙金屬復(fù)合轉(zhuǎn)子襯套材料。

附圖說明

圖1為本發(fā)明CuNiMnFe/30CrMnSi復(fù)合材料轉(zhuǎn)子襯套的制備方法的組件裝配示意圖；

圖2為本發(fā)明CuNiMnFe/30CrMnSi復(fù)合材料轉(zhuǎn)子襯套的制備方法的流程圖。

圖中，1.CuNiMnFe合金，2.30CrMnSi轉(zhuǎn)子襯套空殼，3.石墨型芯，4.石墨坩堝，5.真空爐。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明CuNiMnFe/30CrMnSi復(fù)合材料轉(zhuǎn)子襯套的制備方法，如圖2所示，具體按照以下步驟實(shí)施：