本发明专利技术公开了一种阻尼耐磨铜合金材料及其制备方法，该材料以铜合金为基体，在基体中分布着钢丝团和碳纤维；所述钢丝团直径为10～15cm，所用钢丝截面为矩形，规格为0.1～0.4mm×0.5～1.5mm；所述钢丝和碳纤维的重量比为25～30:1，钢丝和碳纤维两者共占材料的体积百分比为20-40%。本发明专利技术所得铜合金材料具有较高的韧性和耐磨性，且工艺简单，生产成本低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料领域，涉及一种阻尼耐磨铜合金材料，具体涉及一种钢 丝和碳纤维增强阻尼耐磨铜合金材料及其制备方法。
技术介绍
在金属材料领域中，阻尼耐磨铜合金作为低成本耐磨材料一直受到普遍重视。CN200810243568. 0号申请公开了一种黄铜合金冶炼技术，其制备方法具有以下步 骤a.前期准备烘烤金属表面；b.金属熔炼在刚玉坩埚中依次加入锰、钴和铁，熔化后 向熔液中投加铜、锌和铝，熔炼取样分析出炉得到高强耐磨黄铜，黄铜中加入有钴，其中铜 的质量含量58 65 %，铁的质量含量2 8 %，锌的质量含量20 沈％，锰的质量含量 2 6 %，铝的质量含量3 9 %，钴的质量含量为0.03%，能解决现有的黄铜合金不能满足 作为轴承部件要求的问题，硬度能到达235HB以上，抗拉强度等与780MPa，屈服强度大于 680MPa，延伸率在12%以上，比国家标准有大幅度的提高，可以大大提高轴承的抗挤压强度 和摩擦性。然而其制备工艺复杂，且所得材料的耐磨性能提高有限。CN200710158225. X号申请公开了一种耐磨性好的铜基多元合金，由铜、锌、铝、镁、 硅、镍、铬、铌和铈组成，各组份的含量分别为锌25-30 %，铝3-5 %，镁0. 25-0. 5 %，硅 2-3%，镍0. 5-2%，铬4-6%，铌0.08-0. 12%，铈0.05-0. 15%，其余为铜的含量。其中添加 有稀土元素铈，使铜基合金的结晶组织变性，解决了以往机器耐磨件耐磨性能差的问题，还 具有硬度高、耐磨性好的特点。以上技术中尽管添加了诸如铌、铈、镍、钴等特殊元素，但是铜合金耐磨性提高是 有限的。陈一胜等在2007年第3期的上海金属杂志讨论铜阻尼合金的研究和发展现状。 Cu21015A126Mn, Cu21115A126Mn, Cu211A128Mn 合金在共振频率为 23· 85-25. 03ΡΗζ、应力振 幅为4. 05-40. 5MPa范围的内耗GT 1 ( X 1(Τ 2)为3. 981-12. 415。但是材料的耐磨性小。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种阻尼耐磨铜合金材料。本专利技术的另一目的是提供一种阻尼耐磨铜合金材料的制备方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的一种阻尼耐磨铜合金材料，该材料以铜合金为基体，在基体中分布着钢丝团和碳纤维； 所述钢丝团直径为10 15cm，所用钢丝截面为矩形，规格为0. 1 0. 4mmX0. 5 1. 5mm ； 所述钢丝和碳纤维的重量比为25 30:1，钢丝和碳纤维两者共占材料的体积百分比为 20-40% ；铜合金基体的化学成分的重量百分含量A1为10% 12%，Sn为1% 3 Si为1% 2%, Mn 为 3% 5 Fe 为 0. 04% 0. 06%, Zr 为 0. 05% 0. P/。，其余为 Cu ；钢丝的化学成分的重量百分含量为C为0. 55% 0. 75%，Si为0. 2% 0. 3%, Mn为0.25% 0. 35%, Ρ<0· 02%, S <0. 025%,其余为 Fe ；碳纤维为Τ300，直径为7微米，长径比为100 400:1。上述基体上还分布有Cu3N、Si3N4化合物颗粒。一种阻尼耐磨铜合金材料的制备方法，它包括以下步骤渗氮钢丝团和碳纤维的准备取截面为矩形，且规格为0. 1 0. 4mmX0. 5 1. 5mm、成 分为(为0.55% 0.75%，51为0.2% 0.3%，Mn 为 0. 25% 0. ；35%，P<0. 02%, S <0.025%, 其余为狗的钢丝，以及直径为7微米、长径比为100 400:1的T300碳纤维；所述钢丝和 碳纤维的重量比为25 30:1，钢丝和碳纤维两者共占材料的体积百分比为20 40% ；将钢 丝按清洁球生产的常规方法制备清洁球状的钢丝团，钢丝团的直径为10 15cm，并按常规 化学热处理的方法在其表面渗氮制备渗氮钢丝团，所述渗氮层的厚度为50 ΙΟΟμπι; 渗氮钢丝团粘附碳纤维的制备将渗氮钢丝团浸入水玻璃溶液，水玻璃溶液的浓度为1.3 1. 5 g/cm3，模数为2. 6 3. 0 ；将钢丝团从水玻璃溶液中取出，然后再将碳纤维揉撒 到带有水玻璃溶液的钢丝团上，使碳纤维均勻粘在钢丝表面；待水玻璃固化后，将粘附碳纤 维的钢丝团放入铸型型腔；钢丝团的松紧程度由钢丝和碳纤维占材料的体积百分比决定， 且保证钢丝团正好放满铸型；然后将铸型的上型盖于下型上，合箱完毕后等待铜合金水浇 注；阻尼耐磨铜合金基体的准备按重量百分含量Al为10% 12%，Sn为1% 3 Si为 1% Mn 为 3% 5 ), Fe 为 0. 04% 0. 06%, Zr 为 0. 05% 0. P/o,其余为 Cu 进行配 料；将阻尼铜合金基体在感应电炉中熔化得到阻尼铜合金水，熔化温度为1120 1150°C ； 将上述阻尼铜合金水浇入装有粘附有碳纤维的钢丝团的铸型，液态铜合金水进入钢丝 团间隙将碳纤维和钢丝包围，然后冷却凝固，形成以阻尼铜合金为基体的其中分布有碳纤 维和钢丝团的材料。本专利技术相比现有技术的有益效果如下(1)本专利技术材料中钢丝自身具有相当的强度和较高的韧性。因铁和铜相互之间有一定 的溶解度，因此钢丝和铜合金很容易结合起来，形成很好的冶金结合。这样，钢丝分布在铜 合金中，对材料具有很好的增强增韧作用，同时钢丝含碳量较高，具有耐磨作用。(2)材料中分布有碳纤维，碳纤维不仅具有减摩作用，而且和钢丝共同作用，增强 材料的韧性和强度，因此有利于合金耐磨性能提高。(3)铜合金水进入铸型型腔与渗氮钢丝接触后，钢丝表面的氮熔于铜水形成Cu3N, 铜水中的Si和钢丝表面的N反应形成少量硬度高的Si3N4的特殊化合物。所形成的这种特 殊化合物弥散分布于基体中，进一步提高了材料的耐磨性。(4)另外，材料中的钢丝截面为矩形，而且含有细小的碳纤维，因此合金中界面多， 表面积大，该材料具有很好的阻尼减振性能；且钢丝制成钢丝团呈球形，利于钢丝和其上附 着的碳纤维在材料中均勻分布。(5)本专利技术的合金材料不用贵重稀土元素，材料成本低，制备工艺简便，生产成本 低，生产的合金材料性能好，而且非常便于工业化生产。本专利技术的合金性能见表1。附图说明图1为本专利技术实施例一制得的钢丝和碳纤维复合增强阻尼耐磨铜合金材料的金 相组织。图1可以看到在铜合金与钢丝结合良好。 具体实施例方式以下各实施例仅用作对本专利技术的解释说明，其中的重量百分比均可换成重量g、kg 或其它重量单位。各实施例中所用钢丝和碳纤维均为市购，渗硼层自制。实施例一阻尼耐磨铜合金基体的化学成分的重量百分含量A1为10%，Sn为1%’ Si为1%，Mn为 3%, Fe 为 0. 04%, Zr 为 0. 05%,其余为 Cu。钢丝的化学成分的重量百分含量为C为0.55%，Si为0. ，Mn为0. 25%， Ρ<0· 02%, S<0. 025%,其余为Fe ；钢丝的截面为矩形，且规格为0. ImmXO. 5mm。碳纤维为T300，直径为7微米，长径比为100:1。钢丝和碳纤维的重量比为沥1，控制钢丝和碳纤维两者共占材料的体积百分比为20%。取钢丝按照本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种阻尼耐磨铜合金材料，其特征在于：该材料以铜合金为基体，在基体中分布着钢丝团和碳纤维；所述钢丝团直径为１０～１５ｃｍ，所用钢丝截面为矩形，规格为０．１～０．４ｍｍ×０．５～１．５ｍｍ；所述钢丝和碳纤维的重量比为２５～３０∶１，钢丝和碳纤维两者共占材料的体积百分比为２０－４０％；铜合金基体的化学成分的重量百分含量：Ａｌ为１０％～１２％，Ｓｎ为１％～３％，Ｓｉ为１％～２％，Ｍｎ为３％～５％，Ｆｅ为０．０４％～０．０６％，Ｚｒ为０．０５％～０．１％，其余为Ｃｕ；钢丝的化学成分的重量百分含量为：Ｃ为０．５５％～０．７５％，Ｓｉ为０．２％～０．３％，Ｍｎ为０．２５％～０．３５％，Ｐ＜０．０２％，Ｓ＜０．０２５％，其余为Ｆｅ；碳纤维为Ｔ３００，直径为７微米，长径比为１００～４００∶１。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵浩峰，王玲，张禄，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：84
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