[發明專利]一種葉輪用高性能多元鑄造銅合金及其制造方法與應用

有效

• 申請號: 201810547584.2
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108359842B
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 唐明奇;馮在強;李剛
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: C22C9/04
• 分類號: C22C9/04;C22C1/02;C22F1/08;C22F1/02
• 代理公司: 鄭州天陽專利事務所(普通合伙) 41113
• 代理人: 聶孟民

本發明涉及葉輪用高性能多元鑄造銅合金及其制造方法與應用，可有效解決力學性能優良，葉輪用高性能多元鑄造銅合金，滿足實際葉輪需要的要求問題，方法是，該鑄造銅合金的化學成份質量百分比為：Zn：12.0～20.0%；Si：2.0～6.0%；Fe：1.0～8.5%；Cr：0.5～3.2%，Zr:0.02～0.08%，Mg：0.1～1.3%，Ti：0.1～3.8 %，V：0.1～1.4%，Sc：0.02～0.42%，La：0.01～0.25%，Be：0.01～0.09%，Ni：0.05～1.0%，Al：0.1～0.65%，Mn：0.02～1.3%，Re：0.11～0.25%，余量為Cu，本發明合金成份科學合理，原料豐富，制備方法簡單，易生產，有效解決高性能葉輪的生產，可以應用于常規重力鑄造、差壓鑄造、離心鑄造等加工工藝，成本低，性能好，具有顯著的生產加工優勢，易于推廣應用，經濟和社會效益顯著。

技術領域

本發明涉及合金，特別是一種葉輪用高性能多元鑄造銅合金及其制造方法與應用。

背景技術

目前艦船用泵體、葉輪、閥門等零部件常用的制造材料大多為鑄造錫青銅、鑄造黃銅、鑄造錫鉛青銅等，這些合金凝固時呈現糊狀凝固特性，其結晶溫度區間高達幾十甚至數百攝氏度，得到的鑄件凝固組織晶粒粗大，元素偏析嚴重，鑄造缺陷較多，其材料的力學性能偏低（抗拉強度一般低于300MPa），用其所生產的艦船用泵體、葉輪、閥門等零部件容易出現零部件壽命偏短，甚至是殘次品等問題。

隨著科學技術和海洋事業的迅速發展對艦船用泵體、葉輪、閥門材料有了更高的材料性能要求，因此急需提供一種力學性能更高、使用壽命更長的銅合金材料來滿足實際生產應用需要。

發明內容

針對上述情況，為克服現有技術之缺陷，本發明之目的就是提供一種葉輪用高性能多元鑄造銅合金及其制造方法與應用，可有效解決力學性能優良，葉輪用高性能多元鑄造銅合金，滿足實際葉輪需要的要求問題。

本發明解決的技術方案是，一種葉輪用高性能多元鑄造銅合金及其制造方法與應用，該鑄造銅合金的化學成份質量百分比為：Zn：12.0～20.0%；Si：2.0～6.0%；Fe：1.0～8.5%；Cr：0.5～3.2%，Zr:0.02～0.08%，Mg：0.1～1.3%，Ti：0.1～3.8 %，V：0.1～1.4%，Sc：0.02～0.42%，La：0.01～0.25%，Be：0.01～0.09%，Ni：0.05～1.0%，Al：0.1～0.65%，Mn：0.02～1.3%，Re：0.11～0.25%，余量為Cu，各元素化學成份質量百分比之和共計100%（以下同）；

其制備方法包括以下步驟：

(1)熔煉及澆鑄：

將銅塊加入真空感應熔煉爐內升溫加熱，待銅塊充分熔化后，按照合金化學成份配比，利用二次加料機加入合金的各成分，快速升溫過熱，使合金各組分均勻熔化在一起，降溫至1150-1220℃，保溫15～30min，澆鑄成型，在整個澆鑄過程中，對鑄型實施不間斷外加強磁場，使熔體在強磁場條件下凝固，得葉輪鑄件；

(2)熱處理：

將澆鑄的葉輪鑄件進行熱處理，方法是：

A.先將葉輪鑄件在620～870℃保溫2～4h，進行水淬處理，取出葉輪鑄件，冷至室溫；

B.對水淬冷卻后的葉輪鑄件進行三級分級時效處理：將葉輪鑄件放入真空電阻爐，第一次在160～180℃下進行0.5～2.5h的初級時效處理，然后在410～480℃下進行1.5～8.5h的二級時效處理，然后再在220～380℃下進行0.5～10h的三級時效處理。

所生產的葉輪用高性能多元鑄造銅合金可有效用于生產高性能葉輪，實現葉輪用高性能多元鑄造銅合金在制備高性能葉輪中的應用。