[發(fā)明專利]一種低溫高強(qiáng)高韌耐磨鋁青銅合金

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201711112554.0
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN109777995A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂淑敏
• 申請（專利權(quán)）人: 青島四通八達(dá)商貿(mào)有限公司
• 主分類號: C22C9/01
• 分類號: C22C9/01;C22C1/02;B21J5/00;B21C23/00;C22F1/08
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本發(fā)明公開了一種低溫高強(qiáng)高韌耐磨鋁青銅合金。該鋁青銅合金中各成分的重量百分含量為：鋁6.5?12.0％、鐵2.0?5.5％、鎳2.5?6.0％、錳0.5?3.0％、鈦0.2?0.3％，其余為銅。本發(fā)明的鋁青銅合金是由各成分對應(yīng)的金屬原料經(jīng)熔鑄、熱鍛工藝、等通道轉(zhuǎn)角擠壓工藝而制成的。本發(fā)明的鋁青銅合金在?196℃低溫下，具有比室溫更加優(yōu)異的沖擊韌性，綜合力學(xué)性能得到顯著提高，非常適用于航空航天等領(lǐng)域低溫環(huán)境用耐磨零部件的制造，對降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量及設(shè)備使用壽命等均有重大的意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在低溫-196℃溫度下兼具高強(qiáng)度、高沖擊韌性的耐磨鋁青銅合金，屬于金屬材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

國內(nèi)外對耐磨銅合金材料的研究由來已久，已有多種合金材料問世，如復(fù)雜黃銅、錫青銅、鋁青銅等合金。這幾種合金相比，鋁青銅合金由于具有更高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，同時具有優(yōu)良的耐腐蝕等性能，可廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事、石油化工、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的耐磨零件。如QA110-3-1.5和QA110-4-4合金用于齒輪、軸套、軸承等；QA19-4-4-2合金用于螺旋槳、閥門、葉輪等；Cu14A1-X高鋁復(fù)雜青銅用于模具材料等，均取得了不俗的效果。

隨著現(xiàn)代航空航天技術(shù)的飛速發(fā)展，一些極端環(huán)境用耐磨零件對鋁青銅合金在液氮溫度下的力學(xué)性能提出了比室溫更高的要求。眾所周知，目前室溫常用耐磨鋁青銅合金一般為熱處理后的鑄件或擠制棒材。然而，這些鋁青銅合金液氮溫度(-196℃)時的力學(xué)性能、尤其是低溫沖擊韌性較低，導(dǎo)致零件在低溫環(huán)境的服役壽命降低，或不能滿足使用要求。其原因為，常用耐磨鋁青銅合金在成型制備過程中，于567℃時發(fā)生共析轉(zhuǎn)變：β＝α+γ2，其生成的共析體α+γ2屬于片層結(jié)構(gòu)的脆性相，于常溫下使用時可提高材料的耐磨性能，但在低溫下使用時卻增加了鋁青銅合金的脆性，降低了合金的沖擊韌性。我們實驗研究證明，耐磨鋁青銅合金在室溫下的沖擊功Akv值在50J左右，而在-196℃時Akv值降低到不足25J，與室溫相比大幅降低。

近年來，一些通過嚴(yán)重塑性變形獲得的亞微米或納米結(jié)構(gòu)合金由于同時具備高強(qiáng)度和高塑性，獲得了廣泛關(guān)注。據(jù)報道，A1-Si合金經(jīng)32道次等通道擠壓變形后，其晶粒得到細(xì)化，脆性Si顆粒被破碎，沖擊功升高為原來的10倍。另外，當(dāng)溫度從室溫降低時，粗晶金屬鈦的沖擊功不斷降低；而經(jīng)過等通道擠壓和冷軋變形后，納米結(jié)構(gòu)金屬鈦隨著溫度降低，其沖擊功不但沒有降低，反而顯著提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種低溫高強(qiáng)高韌耐磨鋁青銅合金，該合金在-196℃溫度下具有優(yōu)異力學(xué)性能，尤其是具有高的低溫沖擊功，強(qiáng)度高，耐磨性好。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種所述低溫高強(qiáng)高韌耐磨鋁青銅合金的制備方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種低溫高強(qiáng)高韌耐磨鋁青銅合金，該鋁青銅合金中各成分的重量百分含量為：鋁6.5-12.0％、鐵2.0-5.5％、鎳2.5-6.0％、錳0.5-3.0％、鈦0.2-0.3％，其余為銅。

該鋁青銅合金是由各成分對應(yīng)的金屬原料經(jīng)熔鑄、熱鍛工藝、等通道轉(zhuǎn)角擠壓工藝而制成的。

優(yōu)選地，所述鋁青銅合金中各成分的重量百分含量為：鋁7.0-11.0％、鐵2.0-4.5％、鎳2.5-4.5％、錳0.5-2.0％、鈦0.2-0.25％，其余為銅。

一種所述低溫高強(qiáng)高韌耐磨鋁青銅合金的制備方法，包括以下步驟：

(1)熔鑄：按照合金成分配料，在中頻感應(yīng)熔煉爐中進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為1100-1200℃，熔煉時，加入溶劑使熔化的合金得到覆蓋和精煉，靜置、扒渣后澆注成Φ200mm的鑄錠；

(2)熱鍛工藝：將鑄錠車皮定尺后，在750-900℃溫度下進(jìn)行3-4道次鍛造變形，每次鍛造后將鑄錠沿同一方向翻轉(zhuǎn)90°，總壓下量為60-90％，最后空冷至室溫，制成銅合金鍛件；