本发明专利技术提供一种多元复杂白铜合金材料及其粉末冶金工艺，首次采用粉末冶金技术制备多元复杂白铜合金材料，通过将同一粒径或不同粒径粉末均匀混合，调控不同粒径占比，优化热压烧结温度、热压压力及保温时间，克服了现有技术在制备合金过程中存在的组织均匀性差和材料利用率低的难题，有效提高了多元复杂白铜合金的强度和塑性，其抗拉强度提高了20％达到870MPa，延伸率为10％。本发明专利技术多元复杂白铜合金材料满足了航天、航空、航海以及电子工业对高强韧弹性材料的要求。本发明专利技术工艺流程短、操作简单方便适用于工业化生产，易于产业化，具有良好的推广应用前景，能满足现代工业飞速发展的需求。展的需求。
【技术实现步骤摘要】
一种多元复杂白铜合金材料及其粉末冶金工艺
[0001]本专利技术属于铜合金材料的粉末冶金技术与热加工
，更具体地，涉及一种多元复杂白铜合金材料及其粉末冶金工艺。
技术介绍
[0002]为满足不同领域的性能需求，亟需开发新型高性能铜合金材料。而白铜合金具有力学性能优异、耐磨性能好、抗腐蚀性能强、加工成型性能好和可焊接性能好等特点，被广泛应用在造船、石油、化工、电气等领域。通过在普通白铜中加入Al、Si、Mn、Cr等合金元素可制备出高性能复杂白铜合金。
[0003]目前，现有技术中采用铸造方法制备高性能复杂白铜合金为普遍，而铸造方法制备高性能复杂白铜合金常存在缩松缩孔、夹杂等典型铸造缺陷，致使合金力学性能偏低，此外，制造的成品率不高，导致制造成本高，造成大量的人力和物力损耗。
[0004]相比之下，粉末冶金技术是一种比铸造法更有效的生产技术，其具有可近净成形、减少成分偏析、消除铸造组织缺陷、产品精度高且稳定等优点，粉末冶金法还可制造传统铸造和机械加工方法无法制备的材料和零件。此外，粉末冶金法中的原材料粉末利用率几乎100％，可以降低生产资源和能源消耗，对我国经济发展及节能减排具有战略性、全局性的意义。然而迄今未见采用粉末冶金技术制备多元复杂白铜合金材料的相关报道。
[0005]为获得高性能粉末冶金白铜合金材料，本领域亟待探索粉末冶金工艺，从而克服现有技术在制备合金过程中存在的组织均匀性差和材料利用率低的难题，同时缩短粉末冶金工艺制备流程，有效的提高材料力学性能，满足现代工业飞速发展对铜合金材料提出越来越高的要求。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种多元复杂白铜合金材料及其粉末冶金工艺，以解决铸造工艺中组织均匀性差、材料利用率低的难题，并进一步提高材料的力学性能。
[0007]为了达到上述的目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种多元复杂白铜合金材料的粉末冶金工艺，其特征在于该工艺包括以下步骤及其工艺条件：
[0009]步骤一：气雾化制粉
[0010](1)将多元复杂白铜合金铸锭及切屑锭破碎，投入气雾化炉中进行氩气雾化，雾化压力为1～8MPa，雾化温度为1250～1800℃；所述铸锭包括按重量百分比计组分及其含量为：Ni 16％
‑
19％、Al 2％
‑
4％，还包括有总量不超过3％，单个元素含量不超过1.5％的Cr、Fe、Mn、Si、Ti和Zr，余量为Cu及可忽略不计的杂质；
[0011](2)将气雾化获得的粉末粒径分布为15～150μm的多元复杂白铜合金粉末分筛备用；
[0012]步骤二：粉末机械搅拌
[0013]同一粒径或不同粒径的多元复杂白铜合金粉末按任意比例在混粉机中机械搅拌，以200～800r/min，充分混粉2～8h；
[0014]步骤三：热压烧结
[0015]在真空后，通入高纯氩气，在气氛保护状态下进行热压烧结全过程，热压烧结温度范围为900～1150℃，加热速度为5～10℃/min，热压压力为10～60MPa，保温时间为30～100min，热压烧结后炉冷至室温，即获得高性能粉末冶金多元复杂白铜合金。
[0016]上述多元复杂白铜合金铸锭是以电解铜板、电解镍板和电解铝板为主，微量元素以金属锰、纯钛和硅铁、铬铁、Al
‑
Zr中间合金的形式加入中频炉中进行熔炼获得。
[0017]优选地，步骤一所述多元复杂白铜合金粉末分筛，经筛分分为：
①
150～75μm，
②
75～25μm，
③
小于25μm三种颗粒；
[0018]步骤二所述多元复杂白铜合金粉末是由同一粒径或不同粒径组成，所述不同粒径150～75μm、75～25μm与小于25μm的重量比范围为15：2：3～15：4：1之间。
[0019]优选地，步骤一气雾化制粉中所述氩气雾化的雾化压力为2～5MPa，雾化温度为1300～1600℃；
[0020]步骤二所述混粉机转速400r/min，混粉时间4h；
[0021]步骤三所述热压烧结温度范围为950～1100℃，加热速度为10℃/min，热压压力为20～50MPa，保温时间为45～90min。
[0022]优选地，步骤一(1)所述铸锭包括按重量百分比计组分及其含量配料：Ni 16.5％
‑
18％、Al 2％
‑
3.5％，还包括有总量不超过3％单个元素含量不超过1.5％的Cr、Fe、Mn、Si、Ti和Zr，余量为Cu及可忽略不计的杂质。
[0023]一种粉末冶金多元复杂白铜合金材料，其特征在于通过权利要求1
‑
5任意一项所述的粉末冶金工艺制备得到。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0025]1、本专利技术首次提出采用粉末冶金方法制备多元复杂白铜合金材料，通过将同一粒径或不同粒径粉末均匀混合，调控不同粒径占比、热压烧结温度、热压压力及保温时间，有效提高了白铜合金的强度和塑性，克服了现有技术在制备合金过程中存在的组织均匀性差和材料利用率低的难题，力学性能比现有同类合金大幅度提升。实施例试样检测结果表明：其抗拉强度提高了20％达到870MPa，延伸率为10％。能满足航天、航空、航海以及电子工业对高强韧弹性材料的要求。
[0026]2、本专利技术提出的粉末冶金制备方法同时缩短了粉末冶金工艺制备流程，无需热挤压和后续热处理，并解决铸造工艺中组织均匀性差、材料利用率低的难题，具有工艺流程短、操作简单方便的特点，有利于降低成本，本专利技术适用于工业化生产，易于产业化，具有良好的推广应用前景。
[0027]3、本专利技术粉末冶金法金属粉末利用率几乎100％，可以降低生产资源和能源消耗，符合铜合金高性能、绿色环保的发展方向，也满足现代工业飞速发展的要求尤其是能满足航天、航空、航海以及电子工业对高强韧弹性材料的需求。
具体实施方式
[0028]下面对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明，但本专利技术并不局限于这些实施方式。
[0029]本专利技术热压烧结工艺中，所用设备型号：HP 12
×
12
×
12
[0030]实施例1
[0031]一种多元复杂白铜合金材料及其粉末冶金工艺包括以下步骤及其工艺参数：
[0032]步骤一：气雾化制粉
[0033](1)以电解铜板、电解镍板和电解铝板为主，微量元素以金属锰、纯钛和硅铁、铬铁、Al
‑
Zr中间合金的形式加入中频炉中进行熔炼获得铸锭，经检测，铸锭包括按重量百分比计组分及其含量为：Ni 16.5％
‑
18％、Al 2％
‑
3.5％；还包括有总量不超过3％单个元素含量不超过1.5％的Cr、Fe、Mn、Si、Ti和Zr，余量为Cu及可忽略不计的杂质，将上述铸锭及切屑锭破碎，投入气雾化本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多元复杂白铜合金材料的粉末冶金工艺，其特征在于该工艺包括以下步骤及其工艺条件：步骤一：气雾化制粉(1)将多元复杂白铜合金铸锭及切屑锭破碎，投入气雾化炉中进行氩气雾化，雾化压力为1～8MPa，雾化温度为1250～1800℃；所述铸锭包括按重量百分比计组分及其含量为：Ni 16％
‑
19％、Al 2％
‑
4％，还包括有总量不超过3％，单个元素含量不超过1.5％的Cr、Fe、Mn、Si、Ti和Zr，余量为Cu及可忽略不计的杂质；(2)将气雾化获得的粉末粒径分布为15～150μm的多元复杂白铜合金粉末分筛备用；步骤二：粉末机械搅拌同一粒径或不同粒径的多元复杂白铜合金粉末按任意比例在混粉机中机械搅拌，以200～800r/min，充分混粉2～8h；步骤三：热压烧结在真空后，通入高纯氩气，在气氛保护状态下进行热压烧结全过程，热压烧结温度范围为900～1150℃，加热速度为5～10℃/min，热压压力为10～60MPa，保温时间为30～100min，热压烧结后炉冷至室温，即获得高性能粉末冶金多元复杂白铜合金。2.根据权利要求1所述的一种多元复杂白铜合金材料的粉末冶金工艺，其特征在于所述多元复杂白铜合金铸锭是以电解铜板、电解镍板和电解铝板为主，微量元素以金属锰、纯钛和硅铁、铬铁、Al
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Zr中间合金的形式加入中频炉中进行熔炼获得。3.根据权利要求1或2所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：张卫文，董浩凯，钟锐，罗宗强，王智，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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