一种新型铅合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种新型铅合金及其制备方法，铅合金包括金属Pb和强化组份，强化组份包括Al、Bi、Sn、Sb、Li、Ca、Cu或Ba，按质量分数计，Pb元素的含量为99.92-99.97％，强化组份的含量为0.03-0.2％。制备方法包括以下三个步骤：(1)合金的冶炼；(2)合金的浇铸；(3)冷变形金属的再结晶。本方法所得产品强度，冲击韧性和耐腐蚀性能优异，具有非常好的塑性，适合用作减震器填充材料；且制造工艺简单，便于工业控制，成分简单易得，结构稳定强度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种合金，具体涉及。
技术介绍
以铅为基材加入其他元素组成的铅合金（leadalloys)合金变形抗力小，铸锭不 需加热即可用乳制、挤压等工艺制成板材、带材、管材、棒材和线材，其间不需退火处理。铅 合金的剪切、蠕变强度低，在一定的载荷和滚动切变作用下，铅合金易于变形并减薄成为箱 状；此外铅合金自润性、磨合性和减震性好，噪声小。因此，人们一直试图改善铅合金的机械 及耐久性等性能来提高阻尼减震效果。 铅合金的抗拉强度为3~7kgf/mm2,比大多数其他金属合金低得多。需要加入强 化组份以提高其力学性能。Pb-Sb系合金是最重要的铅合金系列，锑加入铅中对合金强度和 硬度的影响很明显。Pb-Ca合金具有非常明显的时效强化效应，在含钙量约0.lwt. %时，不 论是铸态合金还是进行热处理的合金均可达强度及硬度的最大值。当然也可考虑加入锂、 钠或钡等元素来进一步提高硬度。但由于铸造后或热处理后的缓慢冷却或低温下挤压均可 使CaPb3化合物由铅固溶体中析出，从而导致软化。 而铋、锡、锂、钙、钡等属于活泼的碱金属，在熔炼过程极易氧化烧损，降低合金收 率，不适合在大规模生产中使用；熔点高达1083°c的铜与熔点327°C的纯铅，两者熔点相差 754°C，高熔点铜不能在低熔点的铅中熔化，一般制备条件下，铜也不宜用作铅合金的改性 元素；金属铺的价格是错的40倍（铺约800元/kg)。 因此需要提供一种强化性能优异、生产工艺可靠易行、性价比好的组份作为铅基 合金的强化元素的技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种力学性能优异的铅合金及其制备方法。通过在加入强 化组份，显著改善铅合金的机械及耐久性性能等，使之能够提高阻尼减震效果。 为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案： -种新型铅合金，铅合金包括金属Pb和强化组份，强化组份包括Al、Bi、Sn、Sb、 Li、Ca、Cu或Ba，按质量百分比计，所述Pb元素的含量为99. 92-99. 97%，所述强化组份的 含量为 0.03-0. 2%。 所述一种新型铅合金材料的第一优选方案，强化组份的含量为0. 03-0. 1 %。 所述一种新型铅合金的第二优选方案，强化组份的含量为0. 05-0. 08%。 所述一种新型铅合金的第三优选方案，强化组份为A1。 -种新型铅合金的制备方法，包括以下步骤： (1)合金的冶炼； (2)合金的浇铸； (3)冷变形金属的再结晶； 所述一种新型铅合金的制备方法的第一优选方案，步骤（1)在真空感应炉中进 行。 所述一种新型铅合金的制备方法的第二优选方案，步骤（2)在保护气氛中进行水 冷。 所述一种新型铅合金的制备方法的第三优选方案，步骤（3)中，再结晶温度 为-40。。~-l(TC〇 与最接近的现有技术比，本专利技术提供的技术方案具有以下优异效果： 1、本专利技术提供的技术方案中添加适量的A1元素以后，铅合金的抗拉强度提高了 31% ； 2、本专利技术提供的技术方案提高了纯铅的强度，冲击韧性和耐腐蚀性能，具有非常 好的可塑性，适合用作减震器填充材料； 3、本专利技术提供的技术方案工艺简单，便于工业控制，成分简单易得，结构稳定强度 尚，性价比尚。【附图说明】 图1是Pb及Pb-Al合金的显微组织形貌； 图2是2h后试样的表面宏观形貌； 图3是4h后试样的表面宏观形貌； 图4是6h后试样的表面宏观形貌； 图5是8h后试样的表面宏观形貌； 图6是24h后试样的表面宏观形貌； 图7是48h后试样的表面宏观形貌； 图8是72h后试样的表面宏观形貌； 图9是96h后试样的表面宏观形貌； (a)表不纯Pb样品，（b)表不Pb-〇. 0?5Α1样品。【具体实施方式】 下面将结合实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的 实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域 普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护 的范围。 按质量分数计Pb含量为99. 95%，Α1含量为0. 05 %准备原料。 Pb-Al合金选择使用真空感应炉进行合金的冶炼，以防止冶炼过程中合金元素的 高温氧化并避免液态铅的挥发对环境的污染。 冶炼后的合金在保护气氛下进行浇铸，如氩气等。为了防止合金元素铝的重力偏 析以及沿晶界偏析生成金属间化合物，在浇铸过程中使用水进行加速冷却，将盛有金属液 体的模具置于水中，进行强冷，使铅铝合金以较快的速度从液态凝固成固体。将冶炼好的合 金浇筑成10公斤的铸锭并锻造成直径17mm的棒材。 冷变形金属在随后的再结晶退火过程中将发生回复、再结晶和晶粒长大过程。通 过回复与再结晶过程，应变硬化将消失，金属的组织和性能将回复至变形前的状态。铅及其 合金属于低熔点金属，回复与再结晶过程在低温下得以进行，温度为-40°C~-10°C。保温 一定时间，晶粒生长到一定大小。 铅属于多晶材料，而在多晶材料中，加工硬化只有通过再结晶才能完全取消，因 此，将锻造后的试样在室温下放置一段时间，使变形晶粒发生充分的回复和再结晶行为以 后，再进行下一步的加工，测试其力学性能。 1、Pb-Al合金拉伸性能 试验所得铅合金力学性能如表1所示。随着A1含量的添加，铅合金的力学性能发 生了明显的变化：当A1添加量为0. 05%时，抗拉强度最高，为17. 87MPa，比纯铅的强度提高 了 31%。说明A1元素对Pb的强化效果明显。 试验前后的断后伸长率并无明显变化，同时说明A1元素的添加只起到了强化作 用，而对合金的塑性没有影响。 表1铅合金力学性能当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型铅合金，包括金属Pb和强化组份，其特征在于，所述强化组份包括Al、Bi、Sn、Sb、Li、Ca、Cu或Ba，按质量百分比计，所述Pb元素的含量为99.92‑99.97％，所述强化组份的含量为0.03‑0.2％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程永锋，张谦，卢智成，林森，孙宇晗，钟珉，朱祝兵，孟宪政，刘振林，高坡，韩嵘，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京;11