[发明专利]一种核能蒸汽管道用高强度纳米级碳化硅铜基合金新材料

说明书

技术领域

本发明涉及铜基合金材料，特别是涉及一种核能蒸汽管道用高强度纳米级碳化硅铜基合金新材料。

背景技术

纳米碳化硅(SiC)是一种通过一定的技术条件，在普通碳化硅(SiC)材料的基础上制备而出的一种纳米材料。纳米碳化硅(SiC)具有纯度高、粒径小、分布均匀、比表面积大、高表面活性、松装密度低，极好的力学、热学、电学和化学性能，即具有高硬度、高耐磨性和良好的自润滑、高热传导率、低热膨胀系数及高温强度大等特点。

国标铜合金(ZCuSn₃Zn₁₁Pb₄)是一种多组分铸造青铜材料，具有易加工、铸造性能好、耐腐蚀等特性；主要应用于制造在海水、淡水和蒸汽中工作的管配件。但是，由于铜合金(ZCuSn₃Zn₁₁Ph₄)材料自身的原因，在核驱动蒸汽系统中的应用受到较大限制。只有在保证铜合金(ZCuSn₃Zn₁₁Ph₄)原有特性的前提下进一步提升该材料的强度才能拓展该材料在核蒸汽驱动系统中应用的要求。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高强度的核能蒸汽管道用高强度纳米级碳化硅铜基合金新材料。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种核能蒸汽管道用高强度纳米级碳化硅铜基合金新材料，铜基合金新材料的成分包含纳米级碳化硅(SiC)和铜合金(ZCuSn₃Zn₁₁Pb₄)，其中，铜基合金新材料的各成分组成按体积百分比分别为：纳米级碳化硅(SiC)：8-12％，铜合金(ZCuSn₃Zn₁₁Pb₄)：88-92％。

进一步地，铜基合金新材料的各成分组成按体积百分比分别为：纳米级碳化硅(SiC)：8.5-11.5％，铜合金(ZCuSn₃Zn₁₁Pb₄)：88.5-91.5％。

进一步地，纳米级碳化硅(SiC)的粒径在30μm-100μm范围内。

进一步地，铜合金(ZCuSn₃Zn₁₁Pb₄)的铸造是按照国标GB/T1176-2013的标准。

一种上述核能蒸汽管道用高强度纳米级碳化硅铜基合金新材料的制备方法，包含以下步骤：

步骤1：将电解铜、锡、锌、铅按照重量比例放入电炉中熔炼；

步骤2：采用斯派克直读光谱仪对熔炼完成的铜合金(ZCuSn₃Zn₁₁Pb₄)液体进行成分检测；

步骤3：将纳米级碳化硅(SiC)粉体放入检验合格的铜合金(ZCuSn₃Zn₁₁Pb₄)液体的表面，开启工频电炉的震动装置并用石墨棒进行搅拌以均匀混合，然后进一步升高温度到保持温度并在保持温度下保持；

步骤4：保温与铸造，将熔炼完成的铜基合金新材料保温，采用连续铸造的方式将铜基合金新材料铸造成铜基合金新材料棒材；

步骤5：将铸造完成的铜基合金新材料棒材进行表面车加工处理，并按照出厂标准包装。

进一步地，步骤1中的熔炼温度为1050℃-1100℃，熔炼时间为3-5小时。

进一步地，步骤3中的保持温度为1450℃-1550℃，保持时间为10-20分钟。

进一步地，步骤4中的保温时间为10-20分钟，铸造温度为1300℃-1350℃。