[发明专利]一种提高铜铝基合金热疲劳性能的复合稀土添加剂

说明书

技术领域

本发明属于铜合金技术领域，特指一种提高铜铝基合金热疲劳性能的复合稀土添加剂。

背景技术

在冶金工业中，稀土常被称作是金属材料的“维生素”。其特点是以少量甚至微量的稀土作用于合金中，便能显著的提高其综合性能。稀土元素在铜合金中主要用于改善热加工性能和铸件组织，防止偏析；获得高强度、良好的热疲劳性能以及耐腐蚀性能。在铜合金中加入稀土元素还有一定的脱氧效果，这样铜合金的表面能形成一层氧化膜，阻止了合金的外界介质原子向内部扩散，有效的提高了合金的耐腐蚀性能。铜合金的耐磨性能也能通过稀土元素来得以提高。铜合金中加入稀土元素能改善铜的组织结构、机械性能和导电性。合金的硬度和抗拉强度随着稀土元素含量的增加而增加，同时合金的塑性也到达很好的效果。铝青铜合金具有强度高、耐磨性能好、铸造性能优良、熔炼工艺简单、耗能少、无污染及原材料成本低等一系列优点，因而受到国内外专家的普遍重视，因此铝青铜合金具有很强的市场竞争力。但其也有性能不够均匀等缺点，限制了其应用范围。为了扩大铝青铜合金的应用范围，提高零件的可靠性，特别是防止其在高温下的热疲劳断裂，需要进一步提高其热疲劳性能。本发明开发出一种提高铜铝基合金热疲劳性能的复合稀土添加剂。

发明内容

一种提高铜铝基合金热疲劳性能的复合稀土添加剂，其特征为：组分按重量百分比计算，Nd10-15％、Tb8-12％、V7-10％、Sb7-10％、Ce6-9％、La+Sc+Sm+Er+Yb+Lu+Gd+Nb+Ti+Ba合计为15-20%，余量为铜。所述变质剂为块状灰褐色合金，熔点范围800－1200℃，复合稀土添加剂加入量范围为0.2%-1.2%。

上述用于铜铝基合金的复合稀土添加剂，成分可优选为：Nd12-14％、Tb10-11％、V8-9％、Sb8-9％、Ce7-8％、La+Sc+Sm+Er+Yb+Lu+Gd+Nb+Ti+Ba合计为17-18%，余量为铜。复合稀土添加剂加入量优选范围为0.6%-1.0%。

本发明复合稀土添加剂辅以多种合金元素，避免单独使用一种元素时对材料综合性能提高不明显的缺点，复合稀土添加剂与铜铝合金中不同合金元素发生交互作用，达到净化合金液、去除杂质、细化晶粒、强化基体、使组织得到优化，性能明显改善，全面提高材料热疲劳性能。

附图说明

图1　热疲劳试样尺寸（单位mm）；

图2　未加入复合稀土添加剂试样在20℃-450℃循环9000次裂纹图；

图3　加入复合稀土添加剂0.4%试样在20℃-450℃循环9000次裂纹图；

图4　加入复合稀土添加剂0.8试样在20℃-450℃循环9000次裂纹图；

图5　加入复合稀土添加剂1.2试样在20℃-450℃循环9000次裂纹图。

图2－图5为不同复合稀土添加剂含量的试样在循环9000次后的热疲劳裂纹图，由图2看出，未加入复合稀土添加试样的裂纹变得粗大，萌生出二次或三次裂纹，扩展方式为裂纹与裂纹间的搭桥，小裂纹与主裂纹的尖端将会相遇，使裂纹向前扩展；由图3看出（加入复合稀土添加剂0.4%），两条主裂纹向相同方向扩展，并且有微小裂纹与两条主裂纹相连接，此时两条主裂纹明显减小；由图4看出（加入复合稀土添加剂0.8%），两条主裂纹向相同方向扩展，但主主裂纹明显短小，并有生成二次或三次裂纹；由图5看出（加入复合稀土添加剂1.2%），合金试样裂纹又增加，而且周围均出现了氧化层，裂纹在其中扩展。

具体实施方式

实施例