一种镍铜硅合金及其制备方法技术

本发明专利技术适用于材料工程技术领域，提供了一种镍铜硅合金及其制备方法，其中，该镍铜硅合金包括以下重量百分含量的合金元素：石墨烯0.07~0.15%、镍60.3~62.93%、铜28.42~31%、硅4~4.5%、铁1.8~2.5%和锰1.18~1.5%。本发明专利技术实施例提供的镍铜硅合金具有很高的强度和硬度，其抗拉强度达到1350MPa以上，屈服强度达到1180MPa以上，硬度达到HRC41以上，延伸率达到18%以上，面缩率达到28%以上，显著高于其他镍铜系列合金的力学性能指标。

A Nickel-Copper-Silicon Alloy and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种镍铜硅合金及其制备方法
本专利技术属于材料工程
，尤其涉及一种镍铜硅合金及其制备方法。
技术介绍
在航空航天、核工业以及海洋工程中，对某些设备部分零部件的综合性能要求很高，诸如海水泵的泵轴不仅需要很强的耐海水腐蚀、很高的强度，而且还需要很好的硬度以提升部件的耐磨性能。然而，在海水环境中具有高强度和耐海水腐蚀新能的材料大多是镍铜合金类材料。而现有的镍铜合金材料，诸如蒙耐尔400合金、蒙耐尔K500合金等。其中蒙耐尔400合金的锻态强度只有500MPa左右；蒙耐尔K500合金的强度最高也只有1000MPa左右，且这两种合金的硬度也不高，耐磨性能较差，因此不能满足在海水环境下的使用性能要求。可见，现有的镍铜合金材料的硬度、强度较差，仍然不能够满足某些特殊作业环境的质量需求。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种镍铜硅合金，旨在解决现有的镍铜合金材料的硬度、强度较差，仍然不能够满足某些特殊作业环境的质量需求的问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种镍铜硅合金，包括以下重量百分比的合金元素：石墨烯0.07～0.15％、镍60.3～62.93％、铜28.42～31％、硅4～4.5％、铁1.8～2.5％和锰1.18～1.5％。本专利技术实施例还提供一种镍铜硅合金的制备方法，包括：将石墨烯置于纯铁管内，再所述纯铁管与其他各合金元素一并置于中频真空感应炉内进行熔炼，得到合金熔炼液；将所述合金熔炼液浇注到铸铁模具中成型，得到铸锭；将所述铸锭放置于电驴内加热至1150～1200℃，保温3～4小时后进行第一次锻造处理，控制其锻造变形量10％～15％，得到第一锻件；将所述第一锻件取出并立即投入冷水中冷却，待其完全冷却后将其重新放回电驴内并加热至1150～1200℃，保温3～4小时后进行第二次锻造处理，控制其锻造变形量为25～30％，得到第二锻件；将所述第二锻件取出并立即投入冷水中冷却，待其完全冷却后将所述第二锻件重新放回电驴内并加热至1150～1200℃，保温2～3小时后进行第三次锻造，得到预设直径的合金棒；将所述合金棒置于620～650℃下保温16～20小时，即得。本专利技术实施例提供的镍铜硅合金具有很高的强度和硬度，其抗拉强度达到1350MPa以上，屈服强度达到1180MPa以上，硬度达到HRC41以上，延伸率达到18％以上，面缩率达到28％以上，显著高于其他镍铜系列合金的力学性能指标，可满足某些特殊作业环境的质量需求。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，以下结合具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供的镍铜硅合金以镍为基体，还添加有石墨烯、铜、硅、铁和锰，其中硅的含量达到4～4.5％，该合金具有很高的强度和硬度，其抗拉强度达到1350MPa以上，屈服强度达到1180MPa以上，硬度达到HRC41以上，延伸率达到18％以上，面缩率达到28％以上，显著高于其他镍铜系列合金的力学性能指标，可满足某些特殊作业环境的质量需求。本专利技术实施例提供了一种镍铜硅合金，包括以下重量百分比的合金元素：石墨烯0.07～0.15％、镍60.3～62.93％、铜28.42～31％、硅4～4.5％、铁1.8～2.5％和锰1.18～1.5％。作为本专利技术的一个优选实施例，镍铜硅合金包括以下重量百分比的合金元素：石墨烯0.15％、镍60.5％、铜31％、硅4.5％、铁2.5％和锰1.35％。本专利技术实施例还提供了一种镍铜硅合金的制备方法，包括：将石墨烯置于纯铁管内，再所述纯铁管与其他各合金元素一并置于中频真空感应炉内进行熔炼，得到合金熔炼液；将所述合金熔炼液浇注到铸铁模具中成型，得到铸锭；将所述铸锭放置于电炉内加热至1150～1200℃，保温3～4小时后进行第一次锻造处理，控制其锻造变形量10％～15％，得到第一锻件；将所述第一锻件取出并立即投入冷水中冷却，待其完全冷却后将其重新放回电驴内并加热至1150～1200℃，保温3～4小时后进行第二次锻造处理，控制其锻造变形量为25～30％，得到第二锻件；将所述第二锻件取出并立即投入冷水中冷却，待其完全冷却后将所述第二锻件重新放回电驴内并加热至1150～1200℃，保温2～3小时后进行第三次锻造，得到预设直径的合金棒；将所述合金棒置于620～650℃下保温16～20小时，即得。在本专利技术实施例中，需要将石墨烯置于直径20mm、壁厚2mm的纯铁管内，管的上面圆面用厚2mm的纯铁板焊接，并在一圆面上钻出直径2mm的小孔3个。将石墨烯置于纯铁管内是考虑到工业化连续生产时，如果将石墨烯直接加入到温度很高的熔炼容器内时一方面会造成石墨烯的烧损；另一方面当真空炉启动抽真空时会吸出石墨烯，从而会影响到最终合金中石墨烯的含量。将石墨烯置于纯铁管内可以很好地防止石墨烯因高温和抽真空而产生的损失，从而保证合金化学配方的准确。在本专利技术实施例中，镍铜硅合金中添加的铁的含量要考虑到装石墨烯的纯铁管的量。即添加的原料铁的含量应包括用于装石墨烯的纯铁管的重量和配方中需要补足添加的铁的重量。在本专利技术的一个优选实施例中，上述步骤将所述铸锭放置于电炉内加热至1150～1200℃，保温3～4小时后进行第一次锻造处理，控制其锻造变形量10％～15％，得到第一锻件，具体包括：将所述铸锭放置于电炉内加热至1200℃，保温4小时后进行第一次锻造处理，控制其锻造变形量10％，得到第一锻件。高硅含量的镍铜硅合金的锻造性能比较差，所以控制锻造的变形量在10％左右可以防止铸锭被直接锻废。在本专利技术的优选实施例中，上述步骤将所述第一锻件取出并立即投入冷水中冷却，待其完全冷却后将其重新放回电炉内并加热至1150～1200℃，保温3～4小时后进行第二次锻造处理，控制其锻造变形量为25～30％，得到第二锻件，具体包括：将所述第一锻件取出并立即投入冷水中冷却，待其完全冷却后将其重新放回电炉内并加热至1200℃，保温4小时后进行第二次锻造处理，控制其锻造变形量为30％，得到第二锻件。经过第一次锻造处理之后，第一锻件的锻造性能有所改善，但是锻造性能还不是很好，所以锻造的变形量最好不要超过30％，而控制在30％最佳。在本专利技术的优选实施例中，上述步骤将所述第二锻件取出并立即投入冷水中冷却，待其完全冷却后将所述第二锻件重新放回电炉内并加热至1150～1200℃，保温2～3小时后进行第三次锻造，得到预设直径的合金棒，具体包括：将所述第二锻件取出并立即投入冷水中冷却，待其完全冷却后将所述第二锻件重新放回电炉内并加热至1200℃，保温3小时后进行第三次锻造，得到预设直径的合金棒。经过三次锻造处理之后的合金棒具有较好的抗拉强度、屈服强度、硬度、延伸率和面缩率。在本专利技术的一个优选实施例中，上述步骤将所述合金棒置于620～650℃下保温16～20小时，具体包括：将所述合金棒置于650℃下保温16小时，即得。对锻造所得合金棒在650℃下保温16小时使其生成大量的弥散相Ni3Si对合金进行强化，从而综合提高了合金棒的抗拉强度、屈服强度、硬度、延伸率和面缩率。在本专利技术的一个优选实施例中，上述步骤将石墨烯置于纯铁管内，再将所述纯铁管与其他各合金元素一并置于中频真空感应炉内进行熔炼，得到合金熔炼液，具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镍铜硅合金，其特征在于，包括以下重量百分比的合金元素：石墨烯0.07~0.15%、镍60.3~62.93%、铜28.42~31%、硅4~4.5%、铁1.8~2.5%和锰1.18~1.5%。

【技术特征摘要】
1.一种镍铜硅合金，其特征在于，包括以下重量百分比的合金元素：石墨烯0.07~0.15%、镍60.3~62.93%、铜28.42~31%、硅4~4.5%、铁1.8~2.5%和锰1.18~1.5%。2.如权利要求1所述的镍铜硅合金，其特征在于，包括以下重量百分比的合金元素：石墨烯0.15%、镍60.5%、铜31%、硅4.5%、铁2.5%和锰1.35%。3.如权利要求1~2任意一项所述的镍铜硅合金的制备方法，其特征在于，包括：将石墨烯置于纯铁管内，再所述纯铁管与其他各合金元素一并置于中频真空感应炉内进行熔炼，得到合金熔炼液；将所述合金熔炼液浇注到铸铁模具中成型，得到铸锭；将所述铸锭放置于电炉内加热至1150~1200℃，保温3~4小时后进行第一次锻造处理，控制其锻造变形量10%~15%，得到第一锻件；将所述第一锻件取出并立即投入冷水中冷却，待其完全冷却后将其重新放回电驴内并加热至1150~1200℃，保温3~4小时后进行第二次锻造处理，控制其锻造变形量为25~30%，得到第二锻件；将所述第二锻件取出并立即投入冷水中冷却，待其完全冷却后将所述第二锻件重新放回电驴内并加热至1150~1200℃，保温2~3小时后进行第三次锻造，得到预设直径的合金棒；将所述合金棒置于620~650℃下保温16~20小时，即得。4.如权利要求3所述的镍铜硅合金的制备方法，其特征在于，所述将所述铸锭放置于电炉内加热至1150~1200℃，保温3~4小时后进行第一次锻造处理，控制其锻造变形量10%~15%，得到第一锻件的步骤，具体包括：将所述铸锭放置于电炉内加热至1200℃，保温4小时后进行第一次锻造处理，控制其锻造变形量10%，得到第一锻件。5.如权利要求3所述的镍铜硅合金的制备方法，其特征在于，所述将所述第一锻件取出并立即投入冷水中冷却，待其完全冷却后将其重新放回电炉内并加热至1150~1200℃，保温3~4小时后进行第二次锻造处理，控制其锻造变形量为25~30%，得到第二锻件的步骤，具体包括：将所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雨，李清涼，袁兵，李党国，
申请(专利权)人：珠海国合融创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44