一种铝青铜合金的制备方法、铝青铜合金技术

本发明专利技术提供了一种铝青铜合金的制备方法、铝青铜合金。其中，铝青铜合金包括：铁2

【技术实现步骤摘要】
一种铝青铜合金的制备方法、铝青铜合金


[0001]本专利技术涉及有色金属熔炼
，具体而言，涉及一种铝青铜合金的制备方法、铝青铜合金。

技术介绍

[0002]液压油缸是液压系统一种重要的执行元件，其使用寿命的长短对液压系统的寿命有着决定性的作用。液压油缸材料广泛使用碳合金钢，液压介质常为油、乳化液等，因而液压油缸易发生点蚀、磨损等问题影响其使用寿命。液压油缸内壁常堆焊铜合金以提高其耐磨耐蚀性，因而开发高强耐蚀性铝青铜焊丝成为提升液压系统的重要保障。
[0003]现有铝青铜焊丝具有耐蚀性低、表面及芯部气孔多、残渣聚集、偏析严重等问题。这些缺陷的存在会影响铝青铜焊丝的加工、堆焊后的质量及使用寿命，开发高强、耐蚀，气孔率低，夹杂少、中心偏析小的铝青铜合金至关重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在解决上述问题的至少其中之一，一方面提供了一种铝青铜合金的制备方法；另一方面还提供了一种铝青铜合金。
[0005]一种铝青铜合金的制备方法，铝青铜合金包括：铁2
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4质量份；镍0
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3质量份；铝7
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9质量份；锰8
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14质量份；锌0.01
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0.5质量份；铜69.5
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82.99质量份；
[0006]制备方法包括：
[0007]S10：熔炼金属原料，得到金属液A；
[0008]S20：对金属液A进行水平连铸；在水平连铸的过程中施加超声物理场。
[0009]成分配比对提高铝青铜的强度和耐蚀性具有至关重要的作用。含铝量在7.0％以下的铝青铜，具有单相α固溶体，塑性好，但强度不高。含铝在7.0～9.4％间的铝青铜，高温下为α+β组织，室温下为α固溶体和少量的α+γ2共析体，此时合金强度明显提高。当铝含量超过9.4％后，合金中会出现层片状的γ2相，合金将严重变脆。因而本专利技术的成分配比铝含量在7.0
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9.0％之间。
[0010]锰能较多地固溶于α固溶体，提高α相的合金化程度，亦可显著降低铝青铜的共析转变温度，细化共析体，避免了自发退火的发生，提高合金的机械性能、耐磨性能、耐蚀性能。本专利技术的成分配比锰含量在8.0
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14.0％之间。
[0011]镍能提高Cu
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Al合金的机械性能、热强性和耐蚀性，其值控制在1.0％
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3.0％。
[0012]少量铁能固溶于α相中，少量铁在熔铸过程中可呈颗粒状富铁相由熔液析出而起变质作用，富铁相还能阻止相变重结晶而细化晶粒，从而提高合金的机械性能。含铁过高时会有FeAl3相，呈针状析出并恶化合金性能。本专利技术的成分配比铁含量在2.0
‑
4.0％之间。
[0013]锌元素能大量固溶于铜，能缩小结晶温度区间，可提高合金的流动性。但锌过多会减少富铁相质点，使耐磨性下降。本专利技术的成分配比锌含量在0.01
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0.5％之间。
[0014]水平连铸过程中，空气中的水蒸气易与活泼元素铝、锰等发生反应，生成氧化铝、
氧化锰夹杂，悬浮于熔体中。释放出的氢原子易进入铜溶液引起铸棒表面产生气孔、芯部缩松等缺陷。各合金元素比重不同，难以均匀分布于熔体中，会引起铸锭成分偏析严重。本专利技术解决方案是将超声装置施加于保温炉的熔体中，超声在熔体中产生正负压相，在负压相拉力的作用下将熔体中的分子拉开，产生空化泡，部分空化泡会将熔体中的气体吸入并上浮至熔体表面，减少熔体中的气体含量。超声在熔体中产生环形声流效应，对熔体分子有一定的搅拌作用，从而使合金元素均匀分布，减少元素偏析。除此之外，在正压相的作用下，部分空化泡会被压缩至溃灭，产生冲击波，冲击波会将团聚的氧化铝、氧化锰夹杂分散，进而在环形声流的作用下带至熔体表面，减少溶液中氧化物夹杂。因而使用超声可以有效解决上述缺陷，获得高纯高强耐蚀铝青铜铸锭。
[0015]进一步的，超声物理场的频率为15
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40kHz；和/或超声物理场的功率为1000
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3000W。
[0016]为了实现超声的环形声流效应，对超声物理场的频率和功率进行进一步的限定；超声物理场的频率可以是15kHz、20kHz、25kHz、30kHz、35kHz、40kHz；功率可以是1000W、1500W、2000W、2500W、3000W。
[0017]进一步的，超声物理场通过连续超声或脉冲超声施加得到。
[0018]进一步的，铝青铜合金包括：铁4质量份；铝8质量份；锰11质量份；锌0.2质量份；铜76.8质量份。
[0019]进一步的，铝青铜合金包括：铁3质量份；铝8.5质量份；锰12质量份；锌0.5质量份；铜76.5质量份。
[0020]进一步的，步骤S10包括：
[0021]S11：获取金属原料，金属原料包括铜材、铁材、镍材、铝材、锰材、锌材；
[0022]S12：将铜材、铁材、镍材进行一次熔炼至出现金属熔液；加入铝材和锰材进行二次熔炼；最后加入锌材进行三次熔炼得到金属液B；
[0023]S13：对金属液B进行搅拌操作；所述金属液A。
[0024]在本方案中，依据金属的特性分批熔炼，首先熔炼铜材、铁材、镍材，然后升温熔炼铝材和锰材；保温一段时间之后再熔炼锌材；待所有金属熔化之后再进行保温、扒渣的操作。
[0025]进一步的，二次熔炼的条件为：将熔炼温度调整至1100
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1350℃，保温10
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15min；和/或三次熔炼的条件为：将熔炼温度维持在1100
‑
1350℃。
[0026]进一步的，搅拌采用超声搅拌。
[0027]在本方案中，对金属液B搅拌之后就进行水平连铸；由于水平连铸过程中需要施加超声物理场，因此搅拌也使用超声搅拌的方式，可以简化流程；只需在熔炼的设备中加入超声杆，超声搅拌结束后直接打开水平连铸设备即可。
[0028]进一步的，步骤S11还包括：对金属原料进行预热处理。
[0029]在本方案中，首先对金属原料进行预热处理，进一步的，还对使用的工具进行预热处理，有效加快了金属熔炼的进程，优化熔炼工艺。
[0030]本专利技术还提供一种铝青铜合金，采用上述任一项方法制备得到，铝青铜合金包括：铁2
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4质量份；镍0
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3质量份；铝7
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9质量份；锰8
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14质量份；锌0.01
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0.5质量份；铜69.5
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82.99质量份。
[0031]本专利技术提供的铝青铜合金抗拉强度大于750MPa，断裂延伸率大于25％，气孔明显减少，偏析大幅降低，残渣分散，提高生产效率。
附图说明
[0032]图1为本专利技术实施例提供的铝青铜合金的制备装置。
[0033]附图标记说明：1
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超声设备，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝青铜合金的制备方法，其特征在于，所述铝青铜合金包括：铁2
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4质量份；镍0
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3质量份；铝7
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9质量份；锰8
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14质量份；锌0.01
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0.5质量份；铜69.5
‑
82.99质量份；所述制备方法包括：S10：熔炼金属原料，得到金属液A；S20：对所述金属液A进行水平连铸；在所述水平连铸的过程中施加超声物理场。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超声物理场的频率为15
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40kHz；和/或所述超声物理场的功率为1000
‑
3000W。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超声物理场通过连续超声或脉冲超声施加得到。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铝青铜合金包括：铁4质量份；铝8质量份；锰11质量份；锌0.2质量份；铜76.8质量份。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铝青铜合金包括：铁3质量份；铝8.5质量份；锰12质量份；锌0.5质量份；铜76.5质量份。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S10包括：S11：获取所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵丹，宁少晨，张雷，刘鸣放，贾飞，黎文强，樊志斌，
申请(专利权)人：河南省煤科院耐磨技术有限公司，
类型：发明
国别省市：