[发明专利]一种钛青铜合金铸锭的制备方法

说明书

本发明公开了一种钛青铜合金铸锭的制备方法，使用真空熔炼、半连续铸造制备钛青铜合金铸锭，且真空熔炼、半连续铸造过程中均采用电磁搅拌辅助生产，其中，真空熔炼过程中，真空度控制在10^‑3~10Pa，真空熔炼温度控制在1100~1400℃；半连续铸造过程中，拉铸温度控制在1000~1200℃，拉铸速度控制在20~120mm/min。本发明公开的钛青铜合金铸锭的制备方法，通过优化的制备工艺，控制钛青铜合金的宏观偏析倾向，钛青铜合金铸锭的宏观偏析率控制达到8%以下，成品带材横截面的维氏硬度的离散系数不超过7%，明显提高了钛青铜合金铸锭的综合性能，同时降低了钛青铜合金铸锭的生产成本，为钛青铜合金产品提供了良好的应用前景。

技术领域

本发明属于有色金属加工领域，具体是一种钛青铜合金铸锭的制备方法。

背景技术

铜合金因其优秀的导电、导热性能在工程上获得了十分广泛的应用。其中高强弹性铜合金由于其同时具有的弹性性能常用于制造各种领域的导电弹性元件，如电子、通信、汽车、医疗、航天航空等领域。随着技术的不断发展，高强弹性铜合金的用途和工况也逐渐复杂多样化，市场对其综合性能的需求也越来越高；除弹性性能外，衍生出了包括耐磨、耐蚀性、抗高温软化性等性能的要求。

铍青铜作为高强弹性铜合金的代表，具有包括导电、强度、耐蚀、耐磨在内的优秀综合性能，因此被应用于各种领域。但是，铍青铜同时也存在着严重的缺陷，首先铍青铜无法在较高温度下使用，当在高于200℃的工况下使用时，其强度、弹性急剧降低，应力松弛率高达40％以上；其次铍青铜含有的铍在生产和使用过程可能会危害人体健康，造成环境污染；再次铍青铜的生产工艺流程长且复杂、能耗很高，从而导致总体生产成本较高。为此，国内外研究者在铍青铜替代合金的研发方面做出了很多努力，铜镍硅合金、钛青铜合金等就是在此背景下诞生的。作为能够取代铍青铜的材料，钛青铜合金具有与铍青铜同样的高强度、硬度、弹性，良好的耐磨性、耐蚀性、可焊性，而且高温性能优于铍青铜，因而受到了广泛的关注。

钛青铜合金中含有一定量的Ti，在高温熔铸的过程中，空气中的元素会向熔体中扩散，引起Ti的大量损失，并形成影响材料性能的化合物和气孔等缺陷，因此通常钛青铜合金的熔铸都是在真空环境下进行的。在钛青铜合金的熔铸过程中，不同元素由于凝固过程的扩散作用，成分分布往往会出现不均匀的现象，这是合金熔体凝固过程中因为溶质再分配而产生的必然现象。这种溶质分布不均匀的偏析会严重影响铸锭后续的生产流程和最终产品的综合性能，进而影响合金应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种钛青铜合金铸锭的制备方法，通过优化的制备工艺，控制钛青铜合金的宏观偏析倾向，钛青铜合金铸锭的宏观偏析率控制达到8％以下，成品带材横截面的维氏硬度的离散系数不超过7％，明显提高了钛青铜合金铸锭的综合性能，同时降低了钛青铜合金铸锭的生产成本，为钛青铜合金产品提供了良好的应用前景。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种钛青铜合金铸锭的制备方法，使用真空熔炼、半连续铸造制备钛青铜合金铸锭，且真空熔炼、半连续铸造过程中均采用电磁搅拌辅助生产，其中，真空熔炼过程中，真空度控制在10^-3～10Pa，真空熔炼温度控制在1100～1400℃；半连续铸造过程中，拉铸温度控制在1000～1200℃，拉铸速度控制在20～120mm/min。

钛青铜合金铸锭宏观偏析形成的本质是熔体凝固过程中固液相发生的对流，为解决这一问题，现有技术中通常从降低熔体的过热度、提高熔体的流动性等方面入手然而这类方法无法完全消除宏观偏析。针对不同类型的宏观偏析，本发明采取真空熔炼和半连续铸造过程中均采用电磁搅拌辅助生产的方式，通过多重组合搅拌的协同作用提高铸锭的成分均匀性，降低宏观偏析，由此得到低宏观偏析、成分分布均匀的钛青铜合金铸锭，以从源头上降低后续成品的宏观偏析倾向，最终获得性能均匀的产品。