[发明专利]一种铜钢双金属熔铸实验方法

说明书

本发明涉及一种铜钢双金属熔铸实验方法。一种铜钢双金属熔铸实验方法，包括：将铜铅合金试块置于合金钢制成的坩埚中；之后采用高温共聚焦激光显微镜对所述铜铅合金试块进行熔铸实验。以上实验方法可以对铜钢双金属熔铸工艺进行精确控制实验，操作简单，快捷有效。本发明设计了一个合金钢材质坩埚，将铜合金放置在坩埚中，通过控制工艺参数，可以得到良好的微观组织和优良的力学性能；并且可以在高温共聚焦显微镜上用实际生产熔铸设备无法达到或实际生产中不会使用的工艺参数进行试验，得到能够形成良好的微观组织和优良力学性能的熔铸参数，为科研和生产过程提供指导作用。

技术领域

本申请涉及材料领域，具体涉及一种铜钢双金属熔铸实验方法。

背景技术

Cu-Pb-Sn偏晶合金作为良好的自润滑材料被广泛应用于制造减摩部件，如发动机轴瓦、柱塞泵转子。工业生产上，通常将Cu-Pb-Sn合金与合金钢结构件复合制备出层状复合材料，将Cu-Pb-Sn合金与合金钢结构件在电炉或燃气炉中同时加热，加热温度高于铜合金的熔点，低于合金钢的熔点，铜合金熔融后与合金钢表面接触，界面处通过原子扩散，达到良好的冶金结合。生产过程的工艺参数包括加热温度、保温时间和保温结束后的冷却速率等，想要获得最优工艺参数需要耗费大量人力物力去进行工艺试验，并且受设备限制，无法得到最优的熔铸工艺。

为此，提出本发明。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种铜钢双金属熔铸实验方法，实现了加热、保温和冷却的准确控制，获得常规生产无法得到的微观组织与优良的力学性能，进而为实际熔铸过程提供理论依据和技术支撑。

为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案。

一种铜钢双金属熔铸实验方法，包括：

将铜铅合金试块置于合金钢制成的坩埚中；

之后采用高温共聚焦激光显微镜对所述铜铅合金试块进行熔铸实验。

以上实验方法可以对铜钢双金属熔铸工艺进行精确控制实验，操作简单，快捷有效。本发明设计了一个合金钢材质坩埚，将铜合金放置在坩埚中，通过控制工艺参数，可以得到良好的微观组织和优良的力学性能。

其中，一方面，高温共聚焦激光显微镜具备精确控制加热和冷却各阶段工艺参数。另一方面，设计合金钢材质的坩埚，将铜合金置于坩埚中，与实际生产过程中铜钢熔铸较为符合。上述各因素综合实现了加热、保温和冷却的准确控制。又一方面，可以在高温共聚焦显微镜上用实际生产熔铸设备无法达到或实际生产中不会使用的工艺参数进行试验，得到能够形成良好的微观组织和优良力学性能的熔铸参数，为科研和生产过程提供指导作用。

以上实验方法中铜铅合金和合金钢的尺寸、熔铸的加热速率、加热温度、保温时间和冷却速率等原料特性和工艺条件都会对最终的铸件质量产生影响，使获得良好的组织与性能的重要因素。为此，本发明的其他优选方案改进了这些特征，具体如下。

进一步地，所述铜铅合金试块呈壁厚为0.5mm～3mm的圆环状，所述坩埚的壁厚为1～5mm。

进一步地，所述铜铅合金试块呈壁厚为1mm～2mm的圆环状，所述坩埚的壁厚为1～3mm。

进一步地，所述熔铸实验依次包括第一加热阶段、第二加热阶段和凝固阶段；

所述第一加热阶段的升温速率为20-50℃/min，终点温度为1060-1100℃，保温3-10min；所述第二加热阶段的保温温度为1000℃，保温2-5min；所述凝固阶段的平均冷却速率为≥30℃/s。