一种耐磨铜镍锡合金及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113278846A(43)申请公布日2021.08.20(21)申请号202110368923.2C22F1/08(2006.01)(22)申请日2021.04.06B21C23/00(2006.01)B21C1/16(2006.01)(71)申请人中铝材料应用研究院有限公司地址102209北京市昌平区北七家镇未来科技城南区(72)发明人刘宇宁娄花芬祝儒飞王虎莫永达白依可王云鹏张嘉凝陈忠平(74)专利代理机构中国有色金属工业专利中心11028代理人范威(51)Int.Cl.C22C9/06(2006.01)C22C1/03(2006.01)C21D9/00(2006.01)权利要求书1页说明书7页(54)发明名称一种耐磨铜镍锡合金及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种耐磨铜镍锡合金，所述铜镍锡合金的组分及其质量百分比含量为：Ni15％，Sn8％，P0.1％‑0.3％，Al0.4％‑1.2％或Si0.3％‑0.5％，Ti或Zr0.3％，其余为Cu和不可避免的杂质。其制备方法是：首先配料，随后采用非真空熔炼炉熔炼，采用水冷铜模铸造，并配合超声辅助铸造的方法细化铸锭晶粒，得到晶粒尺寸50‑100um的超细晶铸锭。然后进行均匀化热处理和热挤压工艺，充分固溶，最后冷拉拔后时效处理。本发明的耐磨铜镍锡合金具有优良的耐磨性能，与普通的三元Cu‑15Ni‑8Sn合金相比，该合金在冷加工时更不易开裂，有效解决了后续冷加工过程的开裂问题，可用于航空、石油钻井等重载轴承材料。CN113278846ACN113278846A权利要求书1/1页1.一种耐磨铜镍锡合金，其特征在于，所述铜镍锡合金的组分及其质量百分比含量为：Ni15％，Sn8％，P0.1％‑0.3％，Al0.4％‑1.2％或Si0.3％‑0.5％，Ti或Zr0.3％，其余为Cu和不可避免的杂质。2.一种如权利要求1所述的耐磨铜镍锡合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)配料：按照合金成分配比进行配料；(2)熔炼：先加入Cu和Ni进行熔炼，在1200℃时，加入覆盖剂，熔炼3min‑5min后加入Sn、P、Al或Si，再通入惰性气体除气除渣，除气除渣后添加Ti或Zr，保温3min‑5min，在1150℃下采用超声辅助铸造，浇入水冷铜模中冷却成铸锭，铸锭去头尾进入均匀化处理工序；(3)均匀化：将步骤(2)得到的铸锭进行均匀化处理，均匀化温度为860℃‑880℃，保温时间为6h‑9h，随炉冷却或空冷至室温；(4)热挤压：将步骤(3)得到的铸锭进行热挤压；(5)固溶：将步骤(4)得到的棒材进行固溶处理，固溶温度为860℃‑880℃，固溶时间为2h‑4h，固溶之后水淬冷却；(6)拉拔：在室温下将固溶后的棒材进行多道次拉拔；(7)时效：将步骤(6)得到的棒材进行时效处理，时效温度为380℃‑450℃，时效时间为1h‑4h。3.根据权利要求2所述的耐磨铜镍锡合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)的热挤压工艺为：挤压温度为840℃‑860℃，模具温度为450℃‑550℃，挤压速度10mm/s，挤压比为10‑12。4.根据权利要求2所述的耐磨铜镍锡合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)的拉拔道次为6‑7次，加工率为50％‑60％。2CN113278846A说明书1/7页一种耐磨铜镍锡合金及其制备方法技术领域[0001]本发明属于铜合金材料领域，具体涉及一种耐磨铜镍锡合金及其制备方法。背景技术[0002]高强、耐磨、高耐蚀铜合金是航空领域下一代耐磨材料的发展方向。Cu‑Ni‑Sn系合金是一种既具有高强度、耐磨、高弹性又具有耐蚀性能的铜合金材料，特别是Cu‑15Ni‑8Sn合金的强度最高可达1350MPa以上，在含油腐蚀环境以及高负载条件下的耐磨性能优异。其具有高强度、优良的耐磨性和自润滑减磨等特性，特别是其抗高温应力松弛能力强。该合金在硬度较高的同时还能保持非常好的塑性，热稳定性也很好，能在300℃的工作条件下保持常温下90％的强度，因此可以用作高压、高温条件下工作的器件。Cu‑15Ni‑8Sn合金能在保持高强度的条件下能维持较低的摩擦系数，表现出优异的耐磨性能。在大型喷气式飞机中，由于该合金特别适合应用于高载、低速的场合，尤其是存在冲击载荷和瞬时的高应力时，Cu‑15Ni‑8Sn合金制备的衬套具有比传统青铜具有更优异的性能，因此国外已经应用该合金制备起落架衬套，以满足衬套瞬时的高应力、局部高温、润滑、振动和复杂的受力条件。Cu‑15Ni‑8Sn合金在航空重载轴承的应用方面有着巨大的优势。航空重载轴承需要抵抗很大的径向载荷及随之增加的摩擦力，对材料的强度和韧性提出了更高的要求。具备更高的强度和塑性、更好的耐磨性和耐