【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高温双金属材料制备，更具体的，涉及一种利用机械振动提高铜钢双金属性能的制备方法。
技术介绍
1、在现代工业领域中，单一材质的金属零件已无法满足一些复杂工况条件。将两种金属复合在一起使得两种金属的优势性能都能够得到发挥可以极大的提高零件的性能。如何将双金属材料复合在一起是备受关注的。熔铸复合法作为双金属成型工艺的常用方法，在双金属成型工艺中兼具界面结合强度高、成本低的优势，在生产中拥有很大的应用前景。然而铸态组织由粗大的柱状晶组成，当铸态晶粒不细、不均匀时，熔铸过程往往会在合金内部形成孔隙，导致材料的力学性能下降。随着对双金属性能要求的提高，细化晶粒可以获得均匀的第二相分布，减小微细尺度的微孔隙，更好的补料消除缩孔，获得更好的强度和疲劳寿命。
2、目前，化学法细化晶粒是最为常见的方法，但化学法往往需要向合金中添加细化剂，这会引入其他杂质元素，影响合金的纯度，降低合金的预期性能。
3、因此，找到一种既可以细化晶粒又能够保证材料纯度的方法是急需解决的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种利用机械振动提高铜钢双金属性能的方法，利用机械振动方法作为晶粒细化技术。其目的是利用周期性的机械振动，在真空条件下将铜合金熔铸在钢基体上，促进铜合金熔铸过程快速成核，减小铸件晶粒尺寸，减少因双金属熔铸过程补缩而产生的缩松缩孔，形成更均匀的金属组织，提高金属的力学性能及摩擦学性能，解决现有技术制得双金属材料组织粗大、各向异性及引入杂质元素的技术
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、一种利用机械振动提高铜钢双金属性能的方法，包括以下步骤：
4、s1：设计钢基体的结构，使钢基体的上表面形成凹槽状熔铜池；将铜合金的原料粉末放入钢基体表面的凹槽中，再在上方覆盖一层无水硼砂作为助溶剂和脱氧剂，凹槽上方盖上莫来石材质保温盖。优选的，将称取的各原料粉末先采用机械混合法混合均匀后再铺盖在钢基体表面的凹槽中，使制备的铜合金材料元素分布更加均匀。
5、s2：将材料放入真空管式炉中，最高温度设置为1050℃～1100℃，使铜合金熔化，升温速率为10℃/min，保温时间为25min～35min。优选的，真空管式炉真空度小于3×10-2pa，回填氮气至5×105pa。
6、s3：将炉内材料取出放置在机械振动设备上，将机械振动的振幅设置为1～3mm、频率为20～50hz，保持机械振动至熔体完全凝固。优选的，将置于机械振动设备上的材料的下方通入稳定持续的氮气直至金属凝固。
7、s4：将所制备的双金属材料进行回火，进一步提高材料的性能。优选的，将回火温度设置为350℃～550℃，回火时间设置为2h～3.5h。
8、与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：
9、1.本专利技术采用熔铸法制备铜-钢双金属材料，并在钢基体表面铺展一层无水硼砂作为脱氧剂及助溶剂，该方法制备的双金属界面结合性能强，孔隙缺陷少、成本低。在管式炉真空环境下采用氮气填充不仅可以防止铜钢双金属在融化过程中氧化，而且可以防止引入杂质，保证材料的洁净度。
10、2.本专利技术将铜合金粉末铺展在钢基体上方后，再放置在真空管式炉中熔化保温，熔化保温结束后在双金属凝固的过程中采用机械振动方式按照不同的频率和振幅实现铜合金的晶粒细化，并在钢基体底部通入一定流量的氮气，实现铜合金的定向凝固，减少铜合金层的孔隙缺陷，提高双金属的力学性能、摩擦磨损性能。
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1.一种利用机械振动提高铜钢双金属性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种利用机械振动提高铜钢双金属性能的方法，其特征在于：步骤S1中，将称取的各原料粉末先采用机械混合法混合均匀后再铺盖在钢基体表面的凹槽中。
3.根据权利要求1所述的一种利用机械振动提高铜钢双金属性能的方法，其特征在于：步骤S2中，升温速率为10℃/min。
4.根据权利要求1所述的一种利用机械振动提高铜钢双金属性能的方法，其特征在于：步骤S2中，真空管式炉真空度小于3×10-2Pa，回填氮气至5×105Pa。
5.根据权利要求1所述的一种利用机械振动提高铜钢双金属性能的方法，其特征在于：步骤S3中，将置于机械振动设备上的材料的下方通入稳定持续的氮气直至金属凝固。
6.根据权利要求1所述的一种利用机械振动提高铜钢双金属性能的方法，其特征在于：步骤S4中，回火温度为350℃～550℃，回火时间为2h～3.5h。
【技术特征摘要】
1.一种利用机械振动提高铜钢双金属性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种利用机械振动提高铜钢双金属性能的方法，其特征在于：步骤s1中，将称取的各原料粉末先采用机械混合法混合均匀后再铺盖在钢基体表面的凹槽中。
3.根据权利要求1所述的一种利用机械振动提高铜钢双金属性能的方法，其特征在于：步骤s2中，升温速率为10℃/min。
4.根据权利要求1所述的一种利用机械振动提高铜...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹延国，黄杉，方小亮，苗继琳，杨世豪，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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