[發明專利]一種納米顆粒-細微晶結構強化Cu-12Sn-1.5Ni合金的方法

有效

• 申請號: 201911245160.1
• 申請日: 2019-12-06
• 公開（公告）號: CN110983099B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 陳凱旋;秦軍偉;張佳偉;陳曉華;王自東
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22C9/02
• 分類號: C22C9/02;C22C1/02;C22C1/06
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

一種納米顆粒?細微晶結構強化Cu?12Sn?1.5Ni合金的方法，其特征是在Cu?12Sn?1.5Ni合金的化學成分基礎上添加微量鐵，化學成分質量百分比：(9.0～12.5)Sn，(1.3～2.0)Ni，(0.03～1.5)Fe(wt.％)，其余為Cu。本發明采用電磁感應加熱的方式熔煉鑄造Cu?12Sn?1.5Ni?(0.03～1.5)Fe(wt.％)合金。優點為微量鐵?感應熔煉耦合作用使鑄態Cu?12Sn?1.5Ni合金中形成富鐵納米顆粒?細微晶結構，同時粗大連續的δ偏析相變的細小分散。納米顆粒?細微晶結構的協同強化作用以及細小分散δ相對塑性損害作用的弱化使得鑄態Cu?12Sn?1.5Ni?(0.03～1.5)Fe(wt.％)合金兼具高強度和高塑性，綜合性能優異。本發明工藝簡單，應用性強，可以用于制備大塊體、形狀復雜的高性能Cu?12Sn?1.5Ni?(0.03～1.5)Fe(wt.％)合金構件。

技術領域：

本發明涉及鑄造金屬結構材料及其制備方法。具體地說，是通過微合金化方法和鑄造工藝在Cu-12Sn-1.5Ni合金中制備出一種細小微米級晶粒內部分布著高度彌散的納米強化粒子的結構，即納米顆粒－細微晶結構，由此使材料的強度和塑性同時大幅度提高。

背景技術

鑄造Cu-12Sn-1.5Ni合金由于其優異的鑄造性、耐磨及耐腐蝕性能常被用作蝸輪、齒輪和軸承等部件[文獻一ASM International Metals handbook Volume2,ASMInternational Handbook Committee.ISBN 0-87170-378-5(v.2).文獻二PeterR.N.Childs,11-Worm gears,Editor(s):Peter R.N.Childs,Mechanical DesignEngineering Handbook(Second Edition),Butterworth-Heinemann,2019,Pages 513-531,ISBN9780081023679,https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102367-9.00011-1.文獻三V.Fontanari,M.Benedetti,G.Straffelini,Ch.Girardi,L.Giordanino,Tribologicalbehavior of the bronze–steel pair for worm gearing,Wear 302(2013)1520–1527.文獻四D.Jbily,M.Guingand,J.P.de Vaujany,Loaded behaviour of steel/bronze wormgear,International Gear Conference 2014:26th–28th August 2014,Lyon,2014,Pages32-42.]。但是由于鑄造Cu-12Sn-1.5Ni合金中粗大的枝晶結構以及凝固過程中錫偏析導致晶界處產生粗大連續的脆性富錫δ相，使合金的塑性惡化和強度不足，嚴重影響著鑄造Cu-12Sn-1.5Ni合金的使用性能[文獻五J.S.Park,C.W.Park,K.J.Lee,Mater.Charact.60(2009)1268-1275.]。因此，在鑄造Cu-12Sn-1.5Ni合金中獲得細化的基體銅晶粒和細小分散的脆性偏析相，同時提高合金的強度和塑性，顯得尤為重要。