[发明专利]一种钛微合金化硅黄铜合金棒材及其制备方法

说明书

一种钛微合金化硅黄铜合金棒材及其制备方法，该棒材由以下物质按化学成份及质量百分比的配比组成，Sn：0.05‑0.2%、Zn：11.9‑15.1%、Pb：0.05‑0.1%、P：0.01‑0.02%、Al：0.05‑0.1%、Fe:0.4‑0.6%、Mn:0.3‑0.5%、Sb:0.01‑0.05%、Si:2.5‑4.0%、Bi:0.001‑0.003%、Ti:0.5‑1.0%，余量为Cu和难以去除的总量不大于1.5％的杂质，其中杂质元素包括N、H、O。本发明以硅黄铜合金体系作为基体，通过钛微合金化极大细化晶粒得到一种高性能的钛微合金化硅黄铜合金，可以显著提高该合金的强度。

技术领域

本发明涉及一种钛微合金化硅黄铜合金棒材及其制备方法。

背景技术

作为铜合金中使用时间最长，用量最大的铅黄铜合金，因其具有良好的力学性能和切削性能，且成本低廉，广泛应用于饮用水系统、管道配件、玩具以及家用电器等诸多领域.但是，由于铅会严重危害人类健康和生态环境，各国对铅黄铜的使用都制定了严格的限制指令。

我国是易切削黄铜的生产及使用大国，国内高校和企业致力于寻求绿色环保的易切削黄铜以替代铅黄铜，现已形成碲系、硒系、硫系、铋系、硅系、镁系、钙系、磷系、锡系、锑系及石墨系等切削黄铜系列。但由于生产成本高、资源匮乏以及现有制备技术落后等诸多因素的制约，绝大部分未能付诸产业化.硅黄铜由于具有良好的切削性能以及耐腐蚀性能等优势，同时硅资源广阔、储量丰富，使得其成为最具开发潜力的铅黄铜替代对象。

由于铅黄铜的危害性和广泛使用性，所以使用硅黄铜取代铅黄铜成为当前迫切需要解决的问题。然而目前硅黄铜在力学性能方面与铅黄铜相比仍然存在很大的差距，考虑到铅黄铜在许多领域上的广泛使用性，力学性能的提高必然是硅黄铜取代铅黄铜这条路上必须跨过的一步。

目前常用的铅黄铜HPb63-0.1的室温抗拉强度约为370MPa，伸长率15,HPb63-3的室温抗拉强度约为390MPa，伸长率10.而目前硅黄铜合金室温抗拉强度约为290MPa，伸长率25。考虑到硅黄铜的应用领域，目前硅黄铜合金存在的问题主要是如何进一步提高强度等力学性能。而提高合金强度的常用方法主要有应变强化，固溶强化，弥散强化等方法，目前生产中常用的方法是应变强化，但是应变强化也限制了硅黄铜合金在某些领域上的应用，所以我们采用微合金化使晶粒细化的方法，使得硅黄铜合金的力学性能得到提高。

发明内容

本发明其目的就在于提供一种钛微合金化硅黄铜合金棒材及其制备方法，解决了目前硅黄铜在力学性能方面与铅黄铜相比仍然存在很大的差距的问题。

为实现上述目的而采取的技术方案是，一种钛微合金化硅黄铜合金棒材，该棒材由以下物质按化学成份及质量百分比的配比组成，Sn：0.05-0.2%、Zn：11.9-15.1%、Pb：0.05-0.1%、P：0.01-0.02%、Al：0.05-0.1%、Fe:0.4-0.6%、Mn:0.3-0.5%、Sb:0.01-0.05%、Si:2.5-4.0%、Bi:0.001-0.003%、Ti:0.5-1.0%，余量为Cu和难以去除的总量不大于1.5％的杂质，其中杂质元素包括N、H、O。

一种钛微合金化硅黄铜合金棒材的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

（1）首先对感应熔炼炉的炉体进行清洁处理，防止杂质污染试样；

（2）按照化学成份及质量百分比称取：Sn、Zn、Pb、P、Al、Fe、Mn、Sb、Si、Bi、Ti，余量为Cu，将各个金属单质混合均匀后放入坩埚中，将坩埚置于感应熔炼炉中，启动感应熔炼电源对合金进行加热，达到熔点以上200K后保温10min，熔融均匀之后浇入内径为φ20mm的低碳钢棒材模具中，得到直径为φ20mm的合金棒材；

（3）制作金相试样观察试样微观组织，并计算晶粒尺寸；

（4）按照国家标准制作拉伸实验试样并进行拉伸力学性能测试，并包装入库。