[发明专利]一种核能蒸汽管道用高强度二硼化钛颗粒增强铜基复合合金新材料

说明书

技术领域

本发明涉及铜基合金材料，特别是涉及一种核能蒸汽管道用高强度二硼化钛颗粒增强铜基复合合金新材料。

背景技术

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；熔点是2980℃，密度是4.52g/cm³。二硼化钛(TiB₂)具有很高的硬度，在空气中抗氧化温度能达到1000℃，在盐酸(HCl)和氢氟酸(HF)中稳定，具有优良的热稳定性、抗氧化性能及导电性能；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、铝电解槽阴极涂层材料及铝、铁、铜等金属材料的强化剂。

国标铜合金(ZCuSn₃Zn₁₁Pb₄)是一种多组分铸造青铜材料，它具有易加工、铸造性能好、耐腐蚀等特性；主要应用于制造在海水、淡水和蒸汽中工作的管配件。但是，由于铜合金(ZCuSn₃Zn₁₁Pb₄)材料自身的原因，在核驱动蒸汽系统中的应用受到较大限制。只有在保证铜合金(ZCuSn₃Zn₁₁Pb₄)原有特性的前提下进一步提升该材料的强度才能拓展该材料在核蒸汽驱动系统中应用的要求。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种提高强度的核能蒸汽管道用高强度二硼化钛颗粒增强铜基复合合金新材料。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种核能蒸汽管道用高强度二硼化钛颗粒增强铜基复合合金新材料， 铜基复合合金新材料的成分包含二硼化钛(TiB₂)和铜合金(ZCuSn₃Zn₁₁Pb₄)，其中，铜基复合合金新材料的各成分组成按体积百分比分别为：二硼化钛(TiB₂)∶5-7.5％，铜合金(ZCuSn₃Zn₁₁Pb₄)∶92.5-95％。

进一步地，铜基复合合金新材料的各成分组成按体积百分比分别为：二硼化钛(TiB₂)∶5.5-7％，铜合金(ZCuSn₃Zn₁₁Pb₄)∶93-94.5％。

进一步地，二硼化钛(TiB₂)的粒径在600μm-900μm范围内。

进一步地，铜合金(ZCuSn₃Zn₁₁Pb₄)的铸造是按照国标GB/T 1176-2013的标准。

一种上述核能蒸汽管道用高强度二硼化钛颗粒增强铜基复合合金新材料的制备方法，包含以下步骤：

步骤1：将电解铜、锡、锌、铅按照重量比例放入电炉中熔炼；

步骤2：采用斯派克直读光谱仪对熔炼完成的铜合金(ZCuSn₃Zn₁₁Pb₄)液体进行成分检测；

步骤3：将二硼化钛(TiB₂)粉体放入检验合格的铜合金(ZCuSn₃Zn₁₁Pb₄)液体的表面，开启工频电炉的震动装置并用石墨棒进行搅拌以均匀混合，然后进一步升高温度到保持温度并在保持温度下保持；

步骤4：保温与铸造，将熔炼完成的铜基复合合金新材料保温，采用连续铸造的方式将铜基复合合金新材料铸造成铜基复合合金新材料棒材；

步骤5：将铸造完成的铜基复合合金新材料棒材进行表面车加工处理，并按照出厂标准包装。

进一步地，步骤1中的熔炼温度为1000℃-1100℃，熔炼时间为4-4.5小时。

进一步地，步骤3中的保持温度为1450℃-1550℃，保持时间为25-35分钟。

进一步地，步骤4中的保温时间为30-35分钟，铸造温度为1200℃-1250℃。