一种高强度高弹性高耐磨Cu-Ni-Sn合金及其制备方法技术

本发明专利技术属于合金材料技术领域，具体涉及一种高强度高弹性高耐磨Cu

【技术实现步骤摘要】
一种高强度高弹性高耐磨Cu
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Ni
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Sn合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于合金材料
，具体涉及一种高强度高弹性高耐磨Cu
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Ni
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Sn合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]由于具有高强度、高弹性、高耐磨性能和高耐腐蚀性能的优点，Cu
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15Ni
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8Sn合金被广泛应用于海洋工程、航海船舶、石油平台等领域，制作的零部件常常处在高温、高湿、高油、高速等恶劣的工作环境下，对材料的强度、弹性、耐磨性、耐腐蚀性有极其严格的要求。然而，合金在铸造时，Sn含量过高，容易产生Sn的反偏析，给后续的加工变形造成不利的影响，使其工业化稳定生产的难度加大。
[0003]Cu
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15Ni
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8Sn合金在时效过程中容易产生不连续析出相，这种不连续析出相对合金的力学性能和腐蚀性能可能产生不利影响。因此，合金形变热处理工艺的制定也极为重要。通过研究合金的相变行为以及组织性能演变规律，在相变热力学与动力学的指导下，利用形变及热处理工艺对微观结构进行调控，建立生产工艺和合金性能之间的对应关系，开发适宜的形变热处理工艺，可以从实验研究上指导工业化生产，实现大规模、稳定的高性能Cu
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15Ni
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8Sn合金的工业化生产。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术所得合金在机械强度和弹性方面的不足之处，提供一种具有高强度、高弹性、高耐磨Cu
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Ni
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Sn合金和工业化生产制备方法。
[0005]本专利技术技术方案中的高强度高弹性高耐磨Cu
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Ni
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Sn合金，包括如下质量百分比的组成成分：Ni：14.0～16.0％、Sn：7.0～9.0％、Cr：0.05～0.6％、Nb：0.05～0.6％、Zr：0.05～0.15％、余量为Cu。
[0006]通过添加少量的Cr、Nb、Zr合金元素，提高了合金材料的强度和弹性。这些微量合金元素的添加，不仅细化了晶粒，还能增加时效过程中析出相的种类和数量，进一步增强合金材料的抗拉强度。
[0007]进一步地，上述高强度高弹性高耐磨Cu
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Ni
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Sn合金，还包括Mn：0.5～1.0％和Si：0.2～0.8％。少量的Mn元素和Si元素，可以进一步提高合金材料的强度和耐磨性能。
[0008]本专利技术还提供上述高强度高弹性Cu
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Ni
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Sn合金的制备方法，所述的制备方法包括将合金元素熔炼浇铸成铸锭，并依次经过多级均匀化处理、热轧、一次冷轧、二次冷轧，其中多级均匀化处理的温度为700～930℃。
[0009]多级均匀化热处理工艺，消除了Cu
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Ni
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Sn合金在铸造过程中产生的枝晶和Sn反偏析，使得合金组织更加均匀，同时合理的形变热处理工艺，抑制了Cu
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Ni
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Sn合金在时效过程中的不连续析出，使得析出相细小弥散的分布在基体中，提高了合金的强度。
[0010]进一步地，合金原料熔炼浇铸成铸锭具体为将铜、镍金属置于熔炼炉内熔化，再加入破碎成细小颗粒的铬铌中间合金和铜锆中间合金，用铜皮包裹压入到铜液中，合金原料
全部熔化后，采用木炭覆盖保温静置，倒入到水冷模具中冷却，即得到合金铸锭。
[0011]进一步地，铬铌中间合金中铬的质量百分比为50％～55％，铜锆中间合金中锆的质量百分比为10％～15％。
[0012]进一步地，熔炼中的温度为1250～1280℃，时间为1～2h。
[0013]进一步地，多级均匀化处理包括T1、T2、T3和T4四级保温处理，其中T1＜T2＜T3＜T4，T2比T1高20～60℃，T3比T2高40～70℃，T4比T3高20～60℃。
[0014]进一步地，多级均匀化处理过程为在700～720℃、740～760℃、800～810℃和840～860℃各保温2～3h。
[0015]进一步地，多级均匀化处理过程为在800～810℃、840～860℃、890～900℃和920～930℃各保温2～3h。
[0016]进一步地，热轧的温度为800～900℃，保温时间为3～4h。
[0017]进一步地，热轧总变形量为70～80％，分三道次轧制，变形量分别为总变形量的35～40％、30～35％、25～30％。
[0018]进一步地，一次冷轧总变形量为70～80％，分六个道次，各道次变形量分别为总变形量的25～30％、15～20％、15～20％、10～15％、10～15％、10～15％。
[0019]进一步地，一次冷轧之前在盐浴炉内于395～405℃保温30～40min进行预时效处理。
[0020]进一步地，二次冷轧总变形量为20～30％，分两个道次，各道次变形量分别为12～18％、8～12％。
[0021]进一步地，二次冷轧之前在盐浴炉内于390～420℃保温4～6h进行时效处理。
[0022]进一步地，二次冷轧之后在280～320℃保温1～2h进行退火处理。
[0023]相比现有技术，本专利技术的技术方案具有如下有益效果：
[0024](1)通过添加少量的Mn、Si、Cr、Nb、Zr合金元素，结合多级均匀化热处理工艺和形变热处理工艺，提高了Cu
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Ni
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Sn合金的强度、弹性和耐磨性能；
[0025](2)微合金元素的添加，不仅细化了晶粒，还能增加时效过程中析出相的种类和数量，使合金材料的抗拉强度达到1250Mpa以上，耐磨性能大幅度提高；
[0026](3)多级均匀化热处理工艺，消除了Cu
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Ni
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Sn合金在铸造过程中产生的枝晶和Sn反偏析，使得合金组织更加均匀；
[0027](4)形变热处理工艺，抑制了Cu
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Ni
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Sn合金在时效过程中的不连续析出，使得析出相细小弥散的分布在基体中，进一步提高了合金的强度。
附图说明
[0028]图1为实施例1所得合金的铸态组织金相；
[0029]图2为实施例1所得合金的冷轧态组织金相；
[0030]图3为实施例1所得合金的应力应变曲线；
[0031]图4为实施例1所得合金组织的透射电镜图；
[0032]图5为实施例6所得合金的铸态组织金相；
[0033]图6为实施例6所得合金的冷轧态组织金相；
[0034]图7为实施例6所得合金的应力应变曲线；
[0035]图8为实施例6所得合金组织的透射电镜图。
具体实施方式
[0036]下面通过具体实施例和附图，对本专利技术的技术方案作进一步描述说明，应当理解的是，此处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度高弹性高耐磨Cu
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Ni
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Sn合金，其特征在于，包括如下质量百分比的组成成分：Ni：14.0～16.0％、Sn：7.0～9.0％、Cr：0.05～0.6％、Nb：0.05～0.6％、Zr：0.05～0.15％、余量为Cu。2.根据权利要求1所述的高强度高弹性高耐磨Cu
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Ni
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Sn合金，其特征在于，所述的合金还包括还包括Mn：0.5～1.0％和Si：0.2～0.8％。3.一种如权利要求1所述的高强度高弹性高耐磨Cu
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Ni
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Sn合金的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括将合金原料熔炼浇铸成铸锭，并依次经过多级均匀化处理、热轧、一次冷轧、二次冷轧，其中多级均匀化处理的温度为700～930℃。4.根据权利要求3所述的高强度高弹性高耐磨Cu
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Ni
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Sn合金的制备方法，其特征在于，多级均匀化处理包括T1、T2、T3和T4四级保温处理，其中T1＜T2＜T3＜T4，T2比T1高20～60℃，T3比T2高40～70℃，T4比T3高20～60℃。5.根据权利要求3或4所述的高强度高弹性高耐磨Cu
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Ni
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Sn合金的制备方法，其特征在于，多级均匀化处理过程为在700～720℃、740～760℃、800～...

【专利技术属性】
技术研发人员：程万林，刘斌，夏彬，陈佳程，陈建华，李周，肖柱，姜雁斌，庞永杰，张佳俐，杨浩跻，杨文强，
申请(专利权)人：中南大学宁波兴业盛泰集团有限公司宁波鑫悦合金材料有限公司，
类型：发明
国别省市：