[发明专利]一种应用于航天工程机械的合金材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种应用于航天工程机械的合金材料及其制备方法，由以下重量百分数组分组成：镍：6‑7％，锡：2‑3％，铝：13‑16％，锰：2‑4％，镀镍碳化硅：0.5‑1.5％，铁：2‑4％，磷：0.5‑1％，镧：0.02‑0.05％，铈：0.015‑0.0375％，余量为铜。本发明提供的材料的屈服强度大于1000MPa；在实现替代有毒的铍元素的同时，又改善了合金材料的性能，从而实现完全取代铍青铜的目标。

技术领域

本发明涉及合金材料领域，特别涉及一种应用于航天工程机械的合金材料及其制备方法。

背景技术

铜铍合金熔合而成的铍青铜具有优越的性能，比如其屈服强度可实现高于980MPa，因此被广泛应用于航空航天领域的衬套等高端产品零部件。然而，美国职业安全与健康管理局呼吁减少铍的使用量，因为，铍具有一定的毒性，人体一旦吸入相应计量的其粉尘，将会引起致命性的肺部疾病。工业生产当中，现有的几种材料比如铝青铜的屈服强度431MPa,铜-镍-锡合金屈服强度724MPa等材料的性能都不能够达到铍青铜的程度，因此一直不能够完全被人们接受。因此，使用可完全取代铍青铜的材料将是未来的一种趋势并能够在市场中占据优势。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺陷，本发明的主要目的在于克服现有技术的不足之处，公开了一种应用于航天工程机械的合金材料，由以下重量百分数组分组成：镍：6-7％，锡：2-3％，铝：13-16％，锰：2-4％，镀镍碳化硅：0.5-1.5％，铁：2-4％，磷：0.5-1％，镧：0.02-0.05％，铈：0.015-0.0375％，余量为铜。

进一步地，由以下重量百分数组分组成：镍：6％，锡：2％，铝：13％，锰：2％，镀镍碳化硅：0.5％，铁：2％，磷：0.5％，镧：0.02％，铈：0.015％，余量为铜。

进一步地，由以下重量百分数组分组成：镍：6.5％，锡：2.5％，铝：14.5％，锰：2.5％，镀镍碳化硅：1％，铁：3％，磷：0.75％，镧：0.035％，铈：0.027％，余量为铜。

进一步地，由以下重量百分数组分组成：镍：7％，锡：3％，铝：16％，锰：4％，镀镍碳化硅：1.5％，铁：4％，磷：1％，，镧：0.05％，铈：0.0375％，余量为铜。

本发明提供的一种应用于航天工程机械的合金材料的制备方法，包括以下步骤：

1)制备铜镍合金：按照重量配比将电解铜﹑镍﹑锡置于工频电炉内，加热至1100-1150℃，熔炼2.5-3小时，待完全熔化后保温至1050℃，保温时间为0.5小时；

2)制备铝锡合金：按照重量配比将铝﹑锡置于工频电炉内，加热至 750-800℃，熔炼1.5-2小时，待完全熔化后保温至700℃，保温时间为 0.5-1小时；

3)将保温完成的铝锡合金溶液添加到铜镍合金当中，用石墨棒进行搅拌之后升温至1200℃；

4)锰、碳化硅、磷和铁进行粉末化处理，处理后的粉末粒径在100-150 μm；添加同等粒径的镀镍碳化硅颗粒；

5)将研磨完成并均匀混合的粉末按照重量添加到合金液体当中，再次使用石墨棒搅拌，使其完全分散到合金液体当中；然后将工频电炉保温至1200℃，保温时间为45分钟；

6)按照重量比例在合金溶液中添加镧和铈，并在用机器搅拌；

7)用光谱仪对从炉内取出的样品进行次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内；

采用连续铸造的方式将合金液体铸造成锭；到厢式退火炉中进行回火；再用辊轧机将合金锭轧制成规定的规格；

8)将轧制完成后的材料放置在厢式退火炉中进行热处理，然后将处理完成后的棒材放入浓度为10％的盐水中冷却；