專利名稱：一種白銅合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—種白銅合金及其制備方法，特別涉及一種耐空蝕白銅合金及其制備方法，屬于
材料工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
空蝕是一個(gè)世紀(jì)以來未很好解決的基礎(chǔ)理論和技術(shù)問題，其相關(guān)問題的突破具有 重要的理論、經(jīng)濟(jì)和軍事意義。空蝕往往發(fā)生在水利機(jī)械過流部件、水利水電工程、高速軸 承以及船用螺旋槳上，它是一種極具破壞性的水力現(xiàn)象，是造成過流部件和水中建筑損壞 的主要原因，嚴(yán)重威脅工程的安全進(jìn)行，同時(shí)造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。隨著艦船、水輪機(jī)等流 體機(jī)械不斷向高速、大功率方向發(fā)展，空蝕問題變得更為突出，對(duì)材料抗空蝕性提出了更高 要求。 目前常用螺旋槳槳材主要為碳鋼、鋁青銅和不銹鋼等，實(shí)際的使用結(jié)果表明這三 種材料的耐空蝕性能均不是很佳。特別是艦船螺旋槳用的鋁青銅材料，其抗空蝕性能不是 很好，且其由空蝕所造成的噪聲較大，不利于水中隱蔽。本專利所設(shè)計(jì)的耐空蝕合金屬于白 銅合金系列。 傳統(tǒng)的空蝕觀點(diǎn)認(rèn)為空蝕過程發(fā)生主要是由于實(shí)際流體中存在的空氣、蒸汽微團(tuán) 及固體顆粒等異相介質(zhì)會(huì)降低流體的破壞強(qiáng)度，從而使高速流動(dòng)的液體因局部壓力下降而 容易產(chǎn)生空化，形成空泡。當(dāng)這些空泡進(jìn)人流體的高壓區(qū)后受到壓縮而潰滅，便產(chǎn)生一種頻 率很高、壓力很大的微射流或沖擊波打擊工件的表面，進(jìn)而產(chǎn)生所謂的空蝕破壞。與傳統(tǒng)觀 點(diǎn)不同，我們對(duì)空蝕發(fā)生的機(jī)理提出了一些新的看法，空蝕要發(fā)生介質(zhì)中首先要有微顆粒 存在，當(dāng)微顆粒的尺寸達(dá)到1微米左右時(shí)空蝕現(xiàn)象最嚴(yán)重，微粒尺寸過大或過小均不會(huì)造 成空蝕的發(fā)生，即使有空泡或空泡的破裂存在。我們?nèi)藶榻橘|(zhì)中單獨(dú)的空泡存在或破裂不 會(huì)造成空蝕的發(fā)生，因?yàn)樵诮橘|(zhì)中單獨(dú)的空泡是向壓強(qiáng)低的方向遷移，低壓強(qiáng)不會(huì)造成空 泡的破裂。當(dāng)介質(zhì)中存在一定尺寸的微顆粒時(shí)，微顆粒會(huì)和空泡合成一體順著流速方向進(jìn) 行遷移，當(dāng)遇到材料表面的凸起后空泡和顆粒的組合體就會(huì)形成漩渦，同時(shí)組合體會(huì)得到 材料表面一個(gè)法向的速度，這個(gè)速度大致為30米/秒，當(dāng)組合體趨近到材料表面100納米 內(nèi)時(shí)，組合體與材料表面形成高壓場(chǎng)，這個(gè)高壓場(chǎng)促使空泡破裂，破裂造成高速的微射流夾 帶微顆粒沖擊材料表面，這個(gè)沖擊速度可以達(dá)到3000米/秒，從而造成空蝕的發(fā)生。而微顆 粒普遍帶有負(fù)電性，材料電極電位為正其表面會(huì)吸附大量的負(fù)電荷，依據(jù)同性電荷相斥的 原理，當(dāng)微顆粒到達(dá)材料表面時(shí)其速度就會(huì)大大降低甚至反向移動(dòng)，這樣就可以有效地緩 解材料表面空蝕的發(fā)生。本專利所設(shè)計(jì)的高等鎳基合金其表面會(huì)自發(fā)地形成一層非常致密 的鈍化膜，這層鈍化膜可使基體的電極電位達(dá)到正值，這樣一來剛好符合抗空蝕性能要求
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種白銅合金尤其一種耐空蝕性能優(yōu)異的白銅合金材料 及其制備方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的制備方法為將重量百分比為《45%的附， 《0. 76 %的Mn，《1 %的Fe，《0. 05 %的Ce和55 60 %的Cu中頻熔煉爐內(nèi)在1250 135(TC下熔煉；待各元素熔化后將合金液澆入蠟?zāi)Ｖ?，并將蠟?zāi)Ｓ檬⑸嘲M(jìn)行保溫處 理，冷卻至室溫即可，鑄造所得合金在熱處理爐內(nèi)1000°C 105(TC下保溫5個(gè)小時(shí)，進(jìn)行固 熔處理。 按照本發(fā)明的制備方法制得的耐空蝕合金含重量百分比為39%的Ni， 1%的Fe， 0. 76 %的Mn， 0. 02 %的Ce和59. 22 %的Cu 。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下突出性效果所得合金基體自身具有較高的電 極電位，不用采用表面處理技術(shù)進(jìn)行處理；所得合金具有較高的強(qiáng)度和韌性指標(biāo)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種耐空蝕合金的制備方法，其制備方法如下將純度分別為 99. 99%的Ni、Cu、Fe、Mn和Ce等元素于中頻熔煉爐內(nèi)根據(jù)所設(shè)計(jì)的配方1250 135(TC進(jìn) 行熔煉，采用精鑄的辦法進(jìn)行澆鑄，澆鑄過程中將蠟?zāi)Ｓ酶邷厥⑸嘲M(jìn)行保溫處理，冷 卻至室溫即可。鑄態(tài)合金在熱處理爐內(nèi)1000°C 105(TC下保溫5個(gè)小時(shí)，進(jìn)行固熔處理。
合金基體為銅，添加鎳、鐵、錳和稀土等合金元素。制備的新型合金屬于銅基合金， 其表面會(huì)自發(fā)形成一層非常致密的鈍化膜，這層鈍化膜能顯著提高基體合金的表面電負(fù) 性，提高了其表面電極電位，從而提高了其抗空蝕的能力。
下面提供幾個(gè)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
實(shí)施例1 首先將重量百分比為40X的Ni，1. 5X的Fe，0. 7X的Mn，0. 05X的Ce和57. 75% 的Cu中頻熔煉爐內(nèi)在130(TC下熔煉，熔煉過程中加入0. 3%的P-Cu合金以及一定數(shù)量的 硼砂進(jìn)行保護(hù)處理；待各元素充分熔化后將合金液澆入蠟?zāi)Ｖ?，澆鑄過程中蠟?zāi)１桓邷厥?英沙包裹進(jìn)行保溫處理，冷卻至室溫即可。鑄態(tài)合金在熱處理爐內(nèi)100(TC下保溫5個(gè)小時(shí)， 進(jìn)行固熔處理。按照本實(shí)施例制備方法制得的白銅合金含重量百分比為39%的附，1%的 Fe，O. 76X的Mn，0. 02 %的Ce和59. 22 %的Cu。
實(shí)施例2 40 %的Ni， 1. 5 %的Fe， 0. 7 %的Mn， 0. 05 %的Ce和57. 75 %的Cu中頻熔煉爐內(nèi) 在135(TC下熔煉，熔煉過程中加入0. 5%的P-Cu合金以及一定數(shù)量的硼砂進(jìn)行保護(hù)處理； 待各元素充分熔化后將合金液澆入蠟?zāi)Ｖ?，澆鑄過程中蠟?zāi)１桓邷厥⑸嘲M(jìn)行保溫處 理，冷卻至室溫即可。鑄態(tài)合金在熱處理爐內(nèi)105(TC下保溫5個(gè)小時(shí)，進(jìn)行固熔處理。按照 本實(shí)施例制備方法制得的白銅合金含重量百分比為38. 5%的Ni，O. 88%的Fe，O. 67%的 Mn，O. 03 %的Ce和59. 92 %的Cu。
實(shí)施例3 40%的附，1. 5X的Fe，0. 7%的Mn， 0. 05%的Ce和57. 75X的Cu中頻熔煉爐內(nèi)在 128(TC下熔煉，熔煉過程中加入0. 6%的P-Cu合金以及一定數(shù)量的硼砂進(jìn)行保護(hù)處理；待 各元素充分熔化后將合金液澆入蠟?zāi)Ｖ校瑵茶T過程中蠟?zāi)１皇⑸嘲M(jìn)行保溫處理，冷 卻至室溫即可。鑄態(tài)合金在熱處理爐內(nèi)105(TC下保溫5個(gè)小時(shí)，進(jìn)行固熔處理。按照本實(shí) 施例制備方法制得的白銅合金含重量百分比為39 %的Ni ， 1 %的Fe， 0. 6 %的Mn， 0. 04%的Ce和59. 35 %的Cu。 由于本發(fā)明大量添加鎳合金元素，經(jīng)過熱處理加工后合金的抗拉強(qiáng)度達(dá)到了 710MPa，屈服強(qiáng)度達(dá)到了 640MPa，延伸率達(dá)到了 26%。實(shí)際使用環(huán)境中的空蝕和噪聲實(shí)驗(yàn) 結(jié)果表明，改新型耐空蝕合金的空蝕現(xiàn)象以及噪聲大大減小。表明該合金可以作為一種耐 空蝕合金加以推廣。
權(quán)利要求
一種白銅合金，其特征在于，該白銅合金含重量百分比為39％的Ni，1％的Fe，0.76％的Mn，0.02％的Ce和59.22％的Cu。
2. —種白銅合金的制備方法，其特征在于，該方法步驟如下1) 將重量百分比為《45X的Ni，《0. 76X的Mn，《1X的Fe，《0. 05X的Ce和55 60 %的Cu在中頻熔煉爐內(nèi)1250 135(TC下熔煉；2) 待各元素熔化后將合金液澆入蠟?zāi)Ｖ校⑾災(zāi)Ｓ檬⑸嘲M(jìn)行保溫處理，冷卻 至室溫，即得到所述白銅合金。
全文摘要
一種白銅合金及其制備方法，屬于材料工程技術(shù)領(lǐng)域。將重量百分比為≤45％的Ni，≤0.76％的Mn，≤1％的Fe，≤0.05％的Ce和55～60％的Cu在中頻熔煉爐內(nèi)1250～1350℃熔煉；待各元素充分熔化后將合金液澆入蠟?zāi)Ｖ校瑵茶T過程中蠟?zāi)１皇⑸嘲M(jìn)行保溫處理，冷卻至室溫。本發(fā)明所制得的白銅合金含重量百分比39％的Ni，1％的Fe，0.76％的Mn，0.02％的Ce和59.22％的Cu。本發(fā)明所制備的白銅合金自身具有較高的電極電位，強(qiáng)度和韌性均遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于常用鋁青銅葉片材料，耐空蝕能力強(qiáng)，噪聲很小。
文檔編號(hào)C22C9/06GK101717879SQ20091024263
公開日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者李黨國(guó), 汪家道, 陳大融, 陳皓生 申請(qǐng)人:清華大學(xué)