[发明专利]一种铝青铜材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高强度耐高温铝青铜材料，该合金的主要成分为：Al元素4‑8 wt%，Ni元素1.5‑2 wt%，Cr元素0.5‑1.0 wt%，Nb元素0.2‑2.0wt%，Ti元素0.05‑0.15 wt%，Ce元素0.02‑0.1wt%。本发明通过添加Cr、Ti、Nb等微合金元素，抑制铝青铜中的回复再结晶反应，提高合金的软化温度；同时，引入高密度的位错及纳米析出相，以提高合金的强度，获得高强度高耐热性的铝青铜材料。该合金的拉伸强度可达600‑850MPa，延伸率可达5‑15%，电导率为12‑19%IACS，软化温度大于520℃，在20℃人造海水中的腐蚀速率为0.015‑0.028mm/年，能够满足海洋船舶、石油勘探、机械电气等领域对高强度、耐热性材料的实际应用需求。

技术领域

本发明属于有色金属加工领域，涉及到一种强度和耐热性优异的铜合金及其制备方法。

背景技术

铝青铜是一类兼具高强度、优异耐蚀性与耐磨性的结构工程材料，常用于制作轴承、衬套、海上石油平台的管路系统、船舶螺旋桨和泵的关键零部件，在海洋船舶、石油勘探、机械电气等领域应用广泛。

随着使役环境的复杂化，对铝青铜的强度、耐热性等性能提出更高要求。以轴承、衬套用铝青铜为例，轴承、衬套等部件常在高速、高压和高温条件下服役，因此，要求制造轴承、衬套等部件的铝青铜材料在具有高强度、高耐磨性的同时，兼具优异的耐热性。另外，为满足铝青铜材料在交变载荷、长周期等使役条件下的应用，对材料的力学性能也提出了更高的要求。

为满足日益复杂的使役环境，铝青铜综合性能有待于进一步优化。

发明内容

为适应更苛刻的使役条件，有待于进一步优化合金成分，改进合金的制备加工工艺，以制备高强度、高耐热性的铝青铜材料。鉴于上述问题，本发明的目的在于，提供一种高强度、高耐蚀性、高耐热性的铝青铜，适用于，轴承、衬套及船舶用螺旋桨和泵等。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

一种高耐热性铝青铜，所述铝青铜的组分为：Al元素为4-8 wt%，Ni元素为1.5-2wt%，Cr元素为0.5-1.0 wt%，Nb元素为0.2-2.0wt%，Ti元素为0.05-0.2 wt%，Ce元素为0.02-0.1wt%和剩余部分的Cu加上不可避免的杂质。上述高耐热性铝青铜制备的具体工艺步骤包括：

步骤一、将纯铜、纯铝、纯镍、纯铬、纯钛及纯铌等装入石墨坩埚，并放入真空感应熔炼炉内。首先，将真空感应熔炼炉内的真空度控制在8.0×10^-2Pa以下，在真空条件下将金属原料熔化，熔炼温度为1200~1400℃。当金属熔化后，在熔炼炉内通入氩气。随后，金属溶液在保温20分钟~40分钟后浇注入铁制方形模具，制成铝青铜铸坯。

步骤二、将步骤一所述的铝青铜铸锭切头尾、铣面后，放入880℃保温的加热炉中保温0.5~2h。

步骤三、将步骤一所述的铝青铜铸锭进行热锻，热锻分为镦粗、拔长两个阶段，每阶段的应变绝对值大于0.6。

步骤四、重复步骤三的操作若干次，通过多道次热锻制备铝青铜材料。

步骤五、将步骤四处理后的铝青铜在700-750℃保温1-2h后后进行热锻，热锻分为镦粗、拔长两个阶段，拔长后冷却至室温。

步骤六、将热锻后冷却的铝青铜置于加热炉中，在400-500℃温度下保温0.5-2h。

步骤七、将步骤六所述的铝青铜进行铣面。

步骤八、将步骤七所述的铝青铜进行轧制，轧制压下率大于40%，得到铝青铜板材。

步骤九、将步骤八所述的铝青铜置于氢气或氮气保护的加热炉中，在350-400℃温度下保温0.5-2h。