[發(fā)明專利]一種鎳鋁青銅合金材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711148409.8
• 申請(qǐng)日: 2017-11-17
• 公開（公告）號(hào): CN107779650B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 翟文正;盧文龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C9/01
• 分類號(hào): C22C9/01;B22F3/105;B22F9/08;C22C1/02;C22C1/04
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42224
• 代理人: 張英

本發(fā)明屬于合金材料領(lǐng)域，更具體地，涉及一種鎳鋁青銅合金材料及其制備方法。其含有的元素及其摩爾百分比為：Al 9.0～11.5、Ni 4.0～4.5、Fe 3～3.5、Mn 0.3～0.85以及V 1.0～1.5，余量為銅。該鎳鋁青銅合金材料經(jīng)氣霧化聯(lián)合粉末冶金方法制備得到，晶粒細(xì)小，且含有Fe₃Al和NiAl納米顆粒析出相，具有優(yōu)異的力學(xué)性能與摩擦學(xué)性能，制備方法簡單易實(shí)現(xiàn)，制備過程中工藝參數(shù)容易控制。該合金材料具有極高的屈服強(qiáng)度與極限抗壓強(qiáng)度和良好的摩擦學(xué)性能，具有原料來源廣泛、價(jià)格較低、設(shè)備成本較低、容易控制的特點(diǎn)，并適用于規(guī)模化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于合金材料領(lǐng)域，更具體地，涉及一種鎳鋁青銅合金材料及其制備方法。

背景技術(shù)

鎳鋁青銅材料具有優(yōu)異的綜合性能，包括較高的抗拉強(qiáng)度、良好的耐腐蝕疲勞強(qiáng)度和抗空泡腐蝕性能等。高強(qiáng)度鎳鋁青銅制造的螺旋槳，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比黃銅材料制造的螺旋槳降低15％～19％，在船用發(fā)動(dòng)機(jī)功率相同的情況下，提高了螺旋槳的承載能力[1]([1]宋德軍,胡光遠(yuǎn),盧海,等.鎳鋁青銅合金的應(yīng)用與研究現(xiàn)狀.材料導(dǎo)報(bào),2008,21:450-452.)。

鎳鋁青銅因具備一系列優(yōu)異性能而被世界各國廣泛用來制造艦船用螺旋槳。自1942年，英國海軍首次將鎳鋁青銅材料用于魚雷快艇；美國在1953年已開始使用鎳鋁青銅材料制備出直徑高達(dá)6m的艦船用螺旋槳，期間美國約有20％的軍艦采用鎳鋁青銅螺旋槳，其在鎳鋁青銅的使用方面相較其它國家更加廣泛；日本從50年代中期開始大量研究鎳鋁青銅材料，并于1957年研制出自己的鎳鋁青銅，如今，日本作為造船大國是生產(chǎn)鎳鋁青銅螺旋槳最多的國家之一；荷蘭采用利普斯公司在50年代研制出的被稱為“庫尼爾”合金的鎳鋁青銅用于廣泛生產(chǎn)直徑為6.5～7m的大型螺旋槳，且生產(chǎn)量每年都在增加；60年代末的前西德、70年代初的意大利、法國和前蘇聯(lián)等國家也開始研制并使用鎳鋁青銅來生產(chǎn)艦船用螺旋槳；70年代后期的中國開始研發(fā)自己的鎳鋁青銅材料，并在80年代初期實(shí)現(xiàn)了工業(yè)應(yīng)用[2](都春燕.鎳鋁青銅合金的耐蝕性及表面處理的研究.碩士論文,2014.)。

近些年來，鎳鋁青銅材料的重要性被逐步受到重視的同時(shí)，其摩擦學(xué)性能很少被涉及。同時(shí)通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前使用的鎳鋁青銅在力學(xué)性能方面亟待進(jìn)一步提高，以滿足交變載荷、強(qiáng)腐蝕、長周期等苛刻服役環(huán)境的要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種鎳鋁青銅合金材料及其制備方法，該鎳鋁青銅合金材料晶粒細(xì)小，具有優(yōu)異的力學(xué)性能與摩擦學(xué)性能，制備方法簡單易實(shí)現(xiàn)，制備過程中工藝參數(shù)容易控制，由此解決現(xiàn)有技術(shù)鎳鋁青銅合金材料在長周期、苛刻應(yīng)用環(huán)境下強(qiáng)度、力學(xué)性能以及摩檫學(xué)性能不佳的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種鎳鋁青銅合金材料，其含有的元素及其摩爾百分比為：Al 9.0～11.5、Ni 4.0～4.5、Fe 3～3.5、Mn 0.3～0.85以及V1.0～1.5，余量為銅。

優(yōu)選地，所述合金材料含有的元素及其摩爾百分比為：Al 9.0、Ni 4.0、Fe 3.5、Mn0.5以及V 1.2，余量為Cu。

優(yōu)選地，所述合金材料中含有Fe₃Al和NiAl納米顆粒析出相，且該合金材料晶粒大小為600～900nm。

按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種所述的合金材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)按照所述元素摩爾百分比，稱取Cu粉、Al粉、Ni粉、Fe粉、Mn粉和V粉，混合后得到配料，所述配料的平均粒徑為30～50μm；

(2)將所述配料在惰性氣體保護(hù)條件下進(jìn)行熔煉得到熔液；

(3)將所述熔液進(jìn)行氣霧化，并收集氣霧化過程中產(chǎn)生的不同粒徑的粉末；

(4)將所述粉末通過粉末冶金方法熔煉成型得到鎳鋁青銅合金。