[發(fā)明專利]鋯和鍶復(fù)合微合金化的鎳鋁青銅及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210418967.2
• 申請日: 2012-10-26
• 公開（公告）號: CN102899523A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何峰明;何峰林;丁志紅;許曉靜;潘勵;陳樹東;王宏宇;楚滿軍
• 申請（專利權(quán)）人: 鎮(zhèn)江金葉螺旋槳有限公司
• 主分類號: C22C9/01
• 分類號: C22C9/01;C22C1/03
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 瞿網(wǎng)蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋁青銅合金及其制備方法，尤其是一種新型鎳鋁青銅合金及其制備方法，具體地說是一種鋯和鍶復(fù)合微合金化的鎳鋁青銅及其制備方法。

背景技術(shù)

鎳鋁青銅具有極佳的耐腐蝕性能和摩擦學(xué)性能，是制造船舶螺旋槳、泵、閥、以及水下緊固件的重要材料。隨著工業(yè)的發(fā)展，對鎳鋁青銅材料的性能提出了更高的要求。

眾所周知，合金化及微合金化是提高合金組織與性能的有效手段。從鎳鋁青銅的成分（銅（Cu）77~82%，錳（Mn）0.5~4.0%，鋁（Al）7.0~11.0%，鐵（Fe）2.0~6.0%，鎳（Ni）3.0~6.0%，鋅（Zn）￡1.0%，余量為雜質(zhì)元素）來看，該合金尚未進(jìn)行微合金化。鋯（Zr）加入到鋁青銅合金中，在合金凝固過程中鋯（Zr）元素與Al形成A1₃Zr（熔點1580℃）等高熔點物相，對銅合金的后續(xù)凝固起到非均質(zhì)形核作用，細(xì)化合金組織，在合金凝固后的后續(xù)冷卻過程中鋯（Zr）元素還會從銅合金中析出，并與Cu元素形成金屬間化合物（b相等），與Al元素形成金屬間化合物A1₃Zr等，對合金起強(qiáng)化作用，并阻止晶粒長大。鍶（Sr）是一種活性元素，并且在鋁青銅中的固溶度極小。向鋁青銅中加入微量鍶（Sr）不僅能有效凈化熔體、提高元素的分布均勻性，而且在合金凝固后的冷卻過程中生成SrCu₅、SrCu等金屬間化合物，強(qiáng)化合金，此外還對鋯（Zr）元素的燒損起到保護(hù)作用。

到目前為止，我國尚未有一種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的鋯和鍶復(fù)合微合金化的鎳鋁青銅可供使用，這一定程度上制約了我國海上艦船螺旋槳、海水泵、海上石油平臺、海水管路系統(tǒng)、模具以及在高速、高壓和高溫下工作的軸承、襯套、渦輪等機(jī)械零件的高速發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在鎳鋁青銅主要成分的基礎(chǔ)上，通過添加微量鋯元素和鍶元素，發(fā)明一種高性能的鎳鋁青銅及其制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案之一是：

一種鋯和鍶復(fù)合微合金化的鎳鋁青銅，其特征在于：它主要由鋯（Zr）、鍶（Sr）和鎳鋁青銅組成，其中，鋯（Zr）的質(zhì)量百分比為0.02~0.085%，鍶（Sr）的質(zhì)量百分比為0.018~0.063%，余量為鎳鋁青銅，各組份的質(zhì)量百分比之和為100%。所述的鎳鋁青筒主要由銅（Cu）、鎳（Ni）、鋁（Al）、錳（Mn）、鋅（Zn）、鐵（Fe）組成，其中，鎳（Ni）的質(zhì)量百分比為3.0~6.0%，鋁（Al）的質(zhì)量百分比為7.0~11.0%，錳（Mn）的質(zhì)量百分比為0.5~4.0%，鋅（Zn）的質(zhì)量百分比為￡1.0%，鐵（Fe）的質(zhì)量百分比為2.0~6.0%，余量為銅（Cu）和少量雜質(zhì)元素，各組份的質(zhì)量百分比之和為100%。

本發(fā)明的技術(shù)方案之二是：

一種鋯和鍶復(fù)合微合金化的鎳鋁青銅的制備方法，其特征是：首先，將鎳鋁青銅熔化后，依次加入Al-Sr中間合金和Al-Zr中間合金，在添加過程中必須按所列次序添加，即必須等前一種中間合金熔化后再加入后一種中間合金；其次，待全部熔化后，加入淸渣劑（除去雜質(zhì)），接著通入高純氮氣精煉；最后，倒入澆包，靜置后除渣并澆鑄成錠；即可獲得鋯和鍶復(fù)合微合金化的鎳鋁青銅。

所述的Al-Sr中間合金中Sr的質(zhì)量百分比為8.901%～10.879%，Al-Zr中間合金中Zr的質(zhì)量百分比為3.699%～4.521%。

所述的Al-Sr中間合金中Sr的最佳質(zhì)量百分比為9.89%，Al-Zr中間合金中Zr的最佳質(zhì)量百分比為4.11%。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明鋯和鍶復(fù)合微合金化的鎳鋁青銅，具有組織晶粒細(xì)小、硬度高、抗腐蝕性好、摩擦系數(shù)低等特點。如本發(fā)明鋯和鍶復(fù)合微合金化的鎳鋁青銅（以實施例一為例），其硬度（HV）為216.025HV，比常規(guī)鎳鋁青銅（以對比例一為例）的硬度212.125?HV提高了1.8％；再如，按國標(biāo)GB?10124-88（均勻腐蝕試驗方法），其在3.5%?NaCl（試驗溫度為20℃）溶液中的均勻腐蝕速率為0.02353?mm/a（以實施例一為例），比常規(guī)鎳鋁青銅（以對比例一為例）的均勻腐蝕速率0.02424?mm/a降低了3.0％。