一种用于电力机械耐磨件的铸造合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于电力机械耐磨件的铸造合金材料及其制备方法，该合金材料组分包含碳化硅、铝、铁、锰、镍、镧、硅、锡以及铜，其中合金材料的组分按重量百分比分别为：碳化硅：1‑2.5％,铝：15‑17％，铁：6‑8％，锰：6‑7.5％，镍：2‑3.5％，镧或铈：1‑2％，硅：1.5‑3.5％，锡：1.5‑2.5％，余量为铜。在传统青铜材料中加入碳化硅陶瓷颗粒，用以提高铸造合金材料的硬度；并适当的添加相应的稀土元素镧或铈，用于进一步细化、改善合金内部材料的径粒组织结构，从而使材料在不需要进一步锻打或者热处理的前提下，即可实现合金材料的强度和硬度，进一步满足核电汽轮机用材料的要求。同时也避免了原有合金材料因锻打而产生的开裂情况，进一步减少了材料在铸造过程中产生的气孔率。

Casting alloy material for electric machinery wear-resistant parts and preparation method thereof

The invention discloses a casting alloy material for wear-resistant parts of electric power machinery and a preparation method thereof. The alloy material components include silicon carbide, aluminum, iron, manganese, nickel, lanthanum, silicon, tin and copper, in which the alloy materials are composed of silicon carbide: 1 2.5%, aluminum: 15 17%, iron: 6 8% by weight percentage, respectively. Manganese: 6_7.5%, nickel: 2_3.5%, lanthanum or cerium: 1_2%, silicon: 1.5_3.5%, tin: 1.5_2.5%, the remainder is copper. Silicon carbide ceramic particles are added to traditional bronze materials to improve the hardness of cast alloy materials, and appropriate rare earth elements such as lanthanum or cerium are added to further refine and improve the grain structure of alloy internal materials, so that the materials can be prepared without further forging or heat treatment. The strength and hardness of alloy materials can be achieved to meet the requirements of nuclear power turbine materials. At the same time, the cracking of the original alloy material caused by forging is avoided, and the porosity produced in the casting process is further reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种用于电力机械耐磨件的铸造合金材料及其制备方法
本专利技术涉及合金材料领域，特别涉及一种用于电力机械耐磨件的铸造合金材料及其制备方法。
技术介绍
青铜材料具有良好的延展性和可锻性等性能，因此其应用较为广泛，其主要应用于核电汽轮机的
中，具体是用于锻打成型各类阀块、耐磨泵块。但是，随着核电工业的大力发展，市场需求更多、更优的材料，由于锻打处理产生的缺陷，使得目前所使用的青铜锭已越来越不能满足国内外高标泵阀类合金锭的需求。另外，由于材料内部结构的原因，通过翻砂铸造的青铜材料，极易产生气孔表面夹杂，不易二次成型。
技术实现思路
针对以上现有技术存在的缺陷，本专利技术的主要目的在于克服现有技术的不足之处，公开了一种用于电力机械耐磨件的铸造合金材料，该合金材料组分包含碳化硅、铝、铁、锰、镍、镧、硅、锡以及铜，其中合金材料的组分按重量百分比分别为：碳化硅：1-2.5％,铝：15-17％，铁：6-8％，锰：6-7.5％，镍：2-3.5％，镧：1-2％，硅：1.5-3.5％，锡：1.5-2.5％，余量为铜。进一步地，其中合金材料的组分按重量百分比分别为：碳化硅：1.8％,铝：16％，铁：7％，锰：6.8％，镍：2.8％，镧：1.5％，硅：2.5％，锡：2％，余量为铜。一种用于电力机械耐磨件的铸造合金材料，该合金材料组分包含碳化硅、铝、铁、锰、镍、镧、硅、锡以及铜，其中合金材料的组分按重量百分比分别为：碳化硅：1-2.5％,铝：15-17％，铁：6-8％，锰：6-7.5％，镍：2-3.5％，铈：1-2％，硅：1.5-3.5％，锡：1.5-2.5％，余量为铜。进一步地，其中合金材料的组分按重量百分比分别为：碳化硅：1.8％,铝：16％，铁：7％，锰：6.8％，镍：2.8％，铈：1.5％，硅：2.5％，锡：2％，余量为铜。进一步地，碳化硅的纯度为99.9％。本专利技术提供的一种用于电力机械耐磨件的铸造合金材料的制备方法，包括以下步骤：1)按照配比将铝、铁、锰、镍、硅、锡和铜置于工频电炉内，加热至1150℃完全熔化后并保温；2)将镧按照比例添加到正在保温的合金溶液当中，开启振动装置与搅拌装置，振动装置振动频率为：6次/秒；搅拌装置搅拌速率为：350转/分钟，搅拌时间为:15-20分钟；3)将纯度在99.9％的碳化硅颗粒添加到合金溶液当中，同时进行再次搅拌，搅拌速率为350转/分钟；搅拌时间15-20分钟；4)将搅拌完成的合金溶液转移至铸造保温炉当中，第三次进行搅拌，搅拌时间为5-10分钟，速率为200转/分钟；5)将搅拌完成的合金溶液静止3-5分钟，并取样检测，已确定成份在设定范围之内；成份合格后，采用导流管直接将熔体引入结晶器，结晶器内涂抹润滑油，炉膛内覆盖3-5cm厚度的炭黑以减少氧化和生渣的机会；6)用水平铸造法铸造，合金锭外径为210mm,铸造速度为3m/h，选择结晶器高度为190mm,冷却水压力为0.15MPa,引锭温度控制为1100-1130℃之间；7)水平铸造过程中，石墨套底部外圆与结晶器壁之间的距离约为10-15mm，此敞露金属液面在保持一定静压力下的情况下进入结晶器，铸锭表面成圆滑的微波浪状，铸锭长度为3010mm/支；8)将铸造完成的合金锭，进行探伤处理，调出有缺陷的材料；将无缺陷材料放置于密闭热处理炉中进行低温处理，温度为：150-180度，处理时间为：1.-2小时；9)将处理完成的合金锭，置于密度为15％的盐水当中，进行瞬间冷却，以进一步提升合金材料硬度；10)将长材合金锭锯切为1000mm/支的长度，上光锭机去除表面氧化皮及各类夹杂物，外径控制为199.5-200.5mm；包装入库。本专利技术提供的一种用于电力机械耐磨件的铸造合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)按照配比将铝、铁、锰、镍、硅、锡和铜置于工频电炉内，加热至1150℃完全熔化后并保温；2)将铈按照比例添加到正在保温的合金溶液当中，开启振动装置与搅拌装置，振动装置振动频率为：6次/秒；搅拌装置搅拌速率为：350转/分钟，搅拌时间为:15-20分钟；3)将纯度在99.9％的碳化硅颗粒添加到合金溶液当中，同时进行再次搅拌，搅拌速率为350转/分钟；搅拌时间15-20分钟；4)将搅拌完成的合金溶液转移至铸造保温炉当中，第三次进行搅拌，搅拌时间为5-10分钟，速率为200转/分钟；5)将搅拌完成的合金溶液静止3-5分钟，并取样检测，已确定成份在设定范围之内；成份合格后，采用导流管直接将熔体引入结晶器，结晶器内涂抹润滑油，炉膛内覆盖3-5cm厚度的炭黑以减少氧化和生渣的机会；6)用水平铸造法铸造，合金锭外径为210mm,铸造速度为3m/h，选择结晶器高度为190mm,冷却水压力为0.15MPa,引锭温度控制为1100-1130℃之间；7)水平铸造过程中，石墨套底部外圆与结晶器壁之间的距离约为10-15mm，此敞露金属液面在保持一定静压力下的情况下进入结晶器，铸锭表面成圆滑的微波浪状，铸锭长度为3010mm/支；8)将铸造完成的合金锭，进行探伤处理，调出有缺陷的材料；将无缺陷材料放置于密闭热处理炉中进行低温处理，温度为：150-180度，处理时间为：1-2小时；9)将处理完成的合金锭，置于密度为15％的盐水当中，进行瞬间冷却，以进一步提升合金材料硬度；10)将长材合金锭锯切为1000mm/支的长度，上光锭机去除表面氧化皮及各类夹杂物，外径控制为199.5-200.5mm；包装入库。本专利技术取得的有益效果：在传统青铜材料中加入碳化硅陶瓷颗粒，用以提高铸造合金材料的硬度；并适当的添加相应的稀土元素镧或铈，用于进一步细化、改善合金内部材料的径粒组织结构，从而使材料在不需要进一步锻打或者热处理的前提下，即可实现合金材料的强度和硬度，进一步满足核电汽轮机用材料的要求。同时也避免了原有合金材料因锻打而产生的开裂情况，进一步减少了材料在铸造过程中产生的气孔率，从而节约了生产成本，提高了生产效率。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例一一种用于电力机械耐磨件的铸造合金材料，合金材料的组分按重量百分比分别为：碳化硅：1％,铝：15％，铁：6％，锰：6％，镍：2％，镧：1％，硅：1.5％，锡：1.5％，余量为铜。1)按照配比将铝、铁、锰、镍、硅、锡和铜置于工频电炉内，加热至1150℃完全熔化后并保温；2)将镧按照比例添加到正在保温的合金溶液当中，开启振动装置与搅拌装置，振动装置振动频率为：6次/秒；搅拌装置搅拌速率为：350转/分钟，搅拌时间为:15分钟；3)将纯度在99.9％的碳化硅颗粒添加到合金溶液当中，同时进行再次搅拌，搅拌速率为350转/分钟；搅拌时间15分钟；4)将搅拌完成的合金溶液转移至铸造保温炉当中，第三次进行搅拌，搅拌时间为5分钟，速率为200转/分钟；5)将搅拌完成的合金溶液静止3分钟，并取样检测，已确定成份在设定范围之内；成份合格后，采用导流管直接将熔体引入结晶器，结晶器内涂抹润滑油，炉膛内覆盖3-5cm厚度的炭黑以减少氧化和生渣的机会；6)用水平铸造法铸造，合金锭外径为210mm,铸造速度为3m/h，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电力机械耐磨件的铸造合金材料，其特征在于，该合金材料组分包含碳化硅、铝、铁、锰、镍、镧、硅、锡以及铜，其中合金材料的组分按重量百分比分别为：碳化硅：1‑2.5％,铝：15‑17％，铁：6‑8％，锰：6‑7.5％，镍：2‑3.5％，镧：1‑2％，硅：1.5‑3.5％，锡：1.5‑2.5％，余量为铜。

【技术特征摘要】
1.一种用于电力机械耐磨件的铸造合金材料，其特征在于，该合金材料组分包含碳化硅、铝、铁、锰、镍、镧、硅、锡以及铜，其中合金材料的组分按重量百分比分别为：碳化硅：1-2.5％,铝：15-17％，铁：6-8％，锰：6-7.5％，镍：2-3.5％，镧：1-2％，硅：1.5-3.5％，锡：1.5-2.5％，余量为铜。2.根据权利要求1所述的一种用于电力机械耐磨件的铸造合金材料，其特征在于，其中合金材料的组分按重量百分比分别为：碳化硅：1.8％,铝：16％，铁：7％，锰：6.8％，镍：2.8％，镧：1.5％，硅：2.5％，锡：2％，余量为铜。3.一种用于电力机械耐磨件的铸造合金材料，其特征在于，该合金材料组分包含碳化硅、铝、铁、锰、镍、镧、硅、锡以及铜，其中合金材料的组分按重量百分比分别为：碳化硅：1-2.5％,铝：15-17％，铁：6-8％，锰：6-7.5％，镍：2-3.5％，铈：1-2％，硅：1.5-3.5％，锡：1.5-2.5％，余量为铜。4.根据权利要求3所述的一种用于电力机械耐磨件的铸造合金材料，其特征在于，其中合金材料的组分按重量百分比分别为：碳化硅：1.8％,铝：16％，铁：7％，锰：6.8％，镍：2.8％，铈：1.5％，硅：2.5％，锡：2％，余量为铜。5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种用于电力机械耐磨件的铸造合金材料，其特征在于，碳化硅的纯度为99.9％。6.根据权利要求1-2任意一项所述的一种用于电力机械耐磨件的铸造合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)按照配比将铝、铁、锰、镍、硅、锡和铜置于工频电炉内，加热至1150℃完全熔化后并保温；2)将镧按照比例添加到正在保温的合金溶液当中，开启振动装置与搅拌装置，振动装置振动频率为：6次/秒；搅拌装置搅拌速率为：350转/分钟，搅拌时间为:15-20分钟；3)将纯度在99.9％的碳化硅颗粒添加到合金溶液当中，同时进行再次搅拌，搅拌速率为350转/分钟；搅拌时间15-20分钟；4)将搅拌完成的合金溶液转移至铸造保温炉当中，第三次进行搅拌，搅拌时间为5-10分钟，速率为200转/分钟；5)将搅拌完成的合金溶液静止3-5分钟，并取样检测，已确定成份在设定范围之内；成份合格后，采用导流管直接将熔体引入结晶器，结晶器内涂抹润滑油，炉膛内覆盖3-5cm厚度的炭黑以减少氧化和生渣的机会；6)用水平铸造法铸造，合金锭外径为210mm,铸造速度为3m/h，选择结晶器高度为190mm,冷却水压力为0.15MPa,引...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙飞，赵勇，陈静，
申请(专利权)人：苏州金仓合金新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32