一种铝青铜合金及其制备方法与流程

本发明涉及铜合金焊丝领域，具体而言，涉及一种铝青铜合金及其制备方法。

背景技术：

1、铝青铜合金主要是以锰为主要合金元素的铜合金，其中最具代表性，且应用最广泛的是铝青铜。铝青铜在机械工业中起着非常重要的作用，特别是铝含量在8％左右时，具有良好的机械强度、耐磨性和耐海水腐蚀性能以及耐冷性，因此铝青铜被广泛应用于航空航天、海洋工程和矿山装备等领域。然而，传统的铸造铝青铜易出现内部缩孔、缩松等缺陷；并且当mn含量＞10％时，高锰铝青铜非常容易发生热敏现象，即铸造凝固组织晶粒较为粗大，十分影响铝青铜的后续加工效率和成品质量。

2、但是，在实际生产过程中，存在这样的问题：水平连铸的铝青铜棒未经过细化晶粒处理，后续拉伸过程中加工率偏低。因此，新开发出一种新铝青铜合金的制备方法，具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、本发明首先要解决的问题是水平连铸的铝青铜棒材未经过细化晶粒处理，后续拉伸过程中加工率偏低。

2、因此，本发明实施例提供一种铝青铜合金，包括以下成分：mn：10质量份-15质量份；al：7.7质量份-8.5质量份；fe：2.0质量份-4.0质量份；ni：2.0质量份-4.0质量份；re：0.04质量份-0.08质量份；cu：68.42质量份-78.26质量份。

3、在实施例中，mn为主要的合金元素，含量越高合金的强度及硬度越高，耐磨性能越高；al为主要的合金元素，含量越高合金的强度及硬度越高，同时合金的抗蚀性能越好；fe为主要的合金元素，起到细化铜合金晶粒，提高强度、增加与钢材的可焊性的作用；ni为主要的合金元素，起到提高韧性、提高抗冲击能力，还能显著提高铜合金的强度、硬度、热稳定性和抗腐蚀性；re作为添加剂可以起到对铜合金的晶粒组织进行细化，改善晶粒组织的致密性，以及净化除杂的作用，从而达到提高合金材料晶粒组织致密性，切削性和加工一致性的效果。

4、进一步的，re元素包括la和ce，其中，la和ce的质量比为1：1。

5、在本实施中，添加re元素，可以消除铸态柱状晶组织，从而达到显著细化晶粒的效果，并使合金金相组织形态发生变化，以此可以达到改善合金热加工性能，以及室温力学性能的效果，使得合金在室温下更加容易进行拉伸、延展和加工。

6、另一方面，本发明还提供一种铝青铜的制备方法，包括以下步骤：

7、s10：按照质量份获取金属原料，混合熔炼、水平连铸得到第一坯料；

8、s20：对所述第一坯料进行热旋锻，一次拉伸处理、退火处理得到第二坯料；

9、s30：对所述第二坯料进行二次拉伸处理，得到所述铝青铜合金。

10、进一步的，在该制备方法中，混合熔炼的熔炼温度为1100℃-1380℃。

11、在本实施中，经过高温的熔炼与连铸后，去除了金属原料的内部杂质，起到了一定的提纯作用，并水平连铸可以可避免出现弯曲或矫直应力引起的裂纹缺陷，从而得到了第一坯料。

12、进一步的，在该制备方法中，第一坯料进行了热旋锻，其中进线温度≥600℃，出线温度≤150℃，旋锻加工率≤10％。

13、在本实施中，由于经旋锻后的锻件表面存在有附加压缩应力，因而也提高了该坯料的抗弯强度；再加上旋锻后表面光滑的优势，可使该坯料的切口效应达到最小；使得铸态线材的内部晶粒进一步致密，并改善其内部的缩孔、缩孔等铸造缺缺陷。

14、进一步的，在该制备方法中，使用连拉机进行拉伸，并在井式退火炉内进行两次退火。

15、在本实施中，两次退火间加工率不超过40％，退火温度控制在700℃-800℃，从而使得晶粒组织更加致密。

16、进一步的，在该制备方法中，二次拉伸处理使用盘条联合剥皮机进行拉伸、调直和剥皮处理。

17、在本实施中，该坯料的成品率应该≥95％才为合格。

18、进一步的，在该制备方法中，退火过程中，始终处于惰性气体的保护中。

19、在本实施中，由于惰性气体的保护，从而有效减弱了退火材料表面氧化程度。

20、进一步的，在该制备方法中，井式炉内有高强对流风机。

21、在本实施中，炉内由于高强对流风机的作用，炉内气氛形成强对流循环，从而使炉内温度均匀，各点温差较小，从而使退火材料获得均匀一致的物理机械性能。

22、综上所述，本发明提供的技术方案具备至少以下有益效果其中之一：

23、(1)mn和al元素的含量增高，合金强度与硬度得到了显著提升，同时合金的抗蚀性及耐磨性也越强；

24、(2)加入的re元素显著细化了晶粒，有效的提高了合金材料晶粒组织致密性，从而增强合金的抗拉强度和延展性，有助于提高合金的易加工性；

25、(3)采用在线热旋锻，使铸造线坯晶粒更加细小、致密，并改善缩孔、缩孔等铸造缺陷，在相对比较简单稳定的加工条件下，加工得到特定规格的高锰铝青铜，提高了加工效率和成品质量，降低了生产成本；

26、(4)本发明提供的合金性能优秀，抗拉强度明显提高，硬度也有所上升，且延伸率提升明显。

技术特征：

1.一种铝青铜合金，其特征在于，包括以下成分：

2.根据权利要求1所述的合金，其特征在于，所述re元素包括la和ce，其中，la和ce的质量比为1：1。

3.一种如权利要求1-2任一项所述的铝青铜合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述热旋锻的工艺参数为：

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述退火处理的退火温度为700℃-800℃。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述二次拉伸处理包括：

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，

技术总结
本发明提供了一种铝青铜合金及其制备方法。其中，包括以下成分：Mn：10质量份‑15质量份；Al：7.7质量份‑8.5质量份；Fe：2.0质量份‑4.0质量份；Ni：2.0质量份‑4.0质量份；Re：0.04质量份‑0.08质量份；Cu：68.42质量份‑78.26质量份；合金熔炼过程中和Re元素共同进行。其中，Re元素为La和Ce。在本发明提供的技术方案中，加入的Re元素显著细化了晶粒，有效的提高了合金材料晶粒组织致密性，使得性能提高。

技术研发人员：赵丹,龙伟民,贾飞,张雷,刘鸣放,黎文强
受保护的技术使用者：中国机械总院集团宁波智能机床研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13