[发明专利]一种TiB2增强的铸造青铜合金以及制造该合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种TiB₂增强的铸造青铜合金以及制造该青铜合金的方法。

背景技术

国标铜合金ZCuSn3Zn8Pb6Ni1是一种多组分铸造青铜材料，其具有耐磨性较好、易加工、铸造性能好、气密性好、耐腐蚀等优点。但是，由于该材料自身强度等不足，致使其在海洋工程中的应用受到较大限制。为了扩大其在在海洋工程中的应用，需要在保证其原有特性不受影响的前提下进一步提高该材料的强度等力学性能。

二硼化钛TiB₂是一种具有六方晶体结构的灰色或灰黑色的粉末或晶体材料，具有高硬度、高熔点、优异的热稳定性、抗氧化性能及导电性能，在空气中抗氧化温度能达到1000℃，即使在盐酸和氢氟酸中也不发生化学反应，性质稳定，因此目前主要用于导电陶瓷材料、陶瓷切削刀具及模具、复合陶瓷材料等的制造。

颗粒增强复合材料是近年来的研究热点之一。通过采用微米级别的碳化物、氮化物、硼化物等的颗粒均匀分散于合金中能够有效改善合金的弹性模量、强度、耐磨性、高温强度和断裂韧性。但目前未见采用采用TiB₂颗粒来改善铜基合金的报道。

发明内容

发明所要解决的课题

本发明鉴于以上所述，提出了采用TiB₂颗粒来增强ZCuSn3Zn8Pb6Ni1铸造青通合金材料以提高其强度等力学性能从而扩大其应用，特别是在海洋工程中的应用的课题。

具体地，本发明通过以下技术方案实现了所述目的：

根据本发明的一个实施方式，提供了一种TiB₂增强的铸造青铜合金，其由以下组成：2.0～4.0质量％的Sn、6.0～9.0质量％的Zn、4.0～7.0质量％的Pb、0.5～1.5质量％的Ni、2.5-4.5质量％的TiB₂，余量为Cu及不可避免的杂质。

根据本发明的一个实施例的TiB₂增强的铸造青铜合金，进一步，所述TiB₂粒径为600μm～900μm，纯度超过98％。

根据本发明的一个实施例的TiB₂增强的铸造青铜合金，进一步，所述Sn含量为3.0质量％。

根据本发明的一个实施例的TiB₂增强的铸造青铜合金，进一步，所述Zn含量为7.5质量％。

根据本发明的一个实施例的TiB₂增强的铸造青铜合金，进一步，所述Ni含量为1.0质量％。

根据本发明的一个实施方式，提供了一种用于制备如上所述的TiB₂增强的铸造青铜合金的方法，其包括如下步骤：

步骤一：称量预定质量比例的电解铜、Sn、Zn、Pb及Ni，并将其置于电炉中熔炼，熔炼期间根据熔炉的体积大小控制铜合金熔体体积为熔炉体积的99％以下，熔炼温度为1000-1100℃，时间为4-4.5小时；

步骤二：检测所述铜合金熔体的成分，若成分符合要求，继续进行下面的步骤，否则调整各元素含量再次检测，直至成分符合要求；

步骤三：向经检验合格的铜合金熔体中加入预定质量比例的TiB₂颗粒，开启工频电炉的振动装置并进行搅拌，使其均匀混合，待均匀混合完成之后进一步升高温度进行熔炼，熔炼温度为：1450-1550℃并保持熔炼时间为25-35分钟；

步骤四：将熔炼完成的合金材料进行保温，温度为：1200-1250℃，时间为30-35分钟，采用连续铸造的方式在1200-1250℃的保温温度下将此合金铸造成合金棒材；

步骤五：将铸造完成的合金棒材进行表面加工处理包装。

根据本发明的一个实施例，提供了一种制备TiB₂增强的铸造青铜合金的方法，进一步，所述步骤一中所述电炉处于氩气保护气氛下。

根据本发明的一个实施例，提供了一种制备TiB₂增强的铸造青铜合金的方法，进一步，所述步骤三中进行所述搅拌的工具为石墨棒。

通过本发明，提供了一种TiB₂颗粒增强的青铜合金材料，其强度与原有的国标ZCuSn3Zn8Pb6Ni1合金材料相比得到明显改善，可应用于要求较好的耐腐蚀性，同时需要高强度的海洋工程中。

附图说明

图1：本发明的青铜合金的制备过程流程图。

具体实施方式