[发明专利]一种ZQA19‑4‑4‑2镍铝青铜合金管棒材制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有色金属材料加工技术领域，具体涉及一种ZQAl9-4-4-2镍铝青铜合金管棒材制备方法。

技术背景

ZQAl9-4-4-2合金是一种具有优异综合性能的多元复杂镍铝青铜合金材料，主要应用于制造承受高载荷的耐蚀耐磨零件，如轴套、螺旋桨、涡轮、轴承、圆盘、导向摇臂衬套、飞轮、固定螺帽、接管嘴等，甚至应用于制造核电设施、轨道交通、海洋工程、矿山机械、航空航天、武器装备等重要领域的特殊关键耐磨耐蚀结构件。

ZQAl9-4-4-2镍铝青铜合金属于铸造铜合金，一般以铸件供货，极少有该合金的管、棒材产品。铸造产品因未经过强烈塑性变形，内部组织致密度较低，冶金缺陷对合金性能，尤其疲劳性能影响显著。而经过塑性加工的材料组织得到显著改善，合金韧性明显提高。因此在一些重要领域要求采用ZQAl9-4-4-2镍铝青铜合金的塑性加工产品。但是，由于该合金成分和相结构复杂，塑性变形能力差，变形抗力高，采用普通方法很难制备出管、棒材产品。

目前针对镍铝青铜合金的研究报道主要集中在QAl9-4、QAl10-4-4等变形青铜合金，对ZQAl9-4-4-2合金的报道很少。ZQAl9-4-4-2镍铝青铜合金管、棒材制备的关键技术难点主要有三点：第一，该合金因镍、铁含量高，熔化温度高，低熔点Al元素易烧损；且高温下Al 容易吸气氧化，Al的蒸汽压低，因此铸锭中易产生夹渣、气孔、集中缩孔、疏松、偏析等缺陷。第二，该合金铸造过程中，表面的Al₂O₃极易成膜结渣，经常将覆盖剂卷入铸锭内部，挤压后形成大量夹杂和分层，严重降低产品质量和成品率；第三，该合金成分复杂，合金化程度高，若结晶凝固时冷却强度过大，则极易产生铸造裂纹。正因如此，目前国内极少有ZQAl9-4-4-2镍铝青铜合金管、棒材挤压生产企业。

发明内容

本发明的主要目的就是解决ZQAl9-4-4-2镍铝青铜合金熔铸和挤压环节的关键问题，实现其管、棒材的挤压成形。本发明提供了一种ZQAl9-4-4-2镍铝青铜合金管棒材制备方法，其特征在于，按以下步骤操作：

(1)按标准或用户要求准备ZQAl9-4-4-2铝镍青铜合金原料，各元素质量百分比分别为：Al：8.0-10.0％，Ni：3.5-4.5％，Fe：3.5-4.5％，Mn：1.5-2.5％，不可避免的杂质：＜0.5％，余量：Cu。其中Al以Cu-35％Al中间合金形式加入。

(2)将Cu、Ni、Fe、Mn原料投入中频感应炉中进行熔化；采用木炭覆盖；待以上原料熔化后静置10分钟，然后加入Cu-35％Al中间合金。熔炼温度控制在1200-1250℃。

(3)待原料全部熔化后，加入Cu-6La中间合金进行精炼和变质处理，加入量为：20-50kg/吨熔体。

(4)在立式半连铸机上进行圆棒坯料铸造，结晶器内的熔体采用“冰晶石+鳞片石墨”覆盖，覆盖层厚度保持在0.5-2mm；浇注熔体温 度控制在1180-1230℃，铸造速度控制在20-50mm/分钟。

(5)热挤压：挤压模具及挤压筒预热温度为450-500℃，铸锭加热温度控制在780-900℃，挤出速度控制在30-45mm/s；采用脱皮挤压，压余厚度控制在15-20mm。

(6)热处理：按用户要求对挤压管材/棒材进行热处理。