專利名稱：一種鈹青銅合金流變成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備近球晶銅合金半固態(tài)漿料的方法，屬半固態(tài)合金成形方法技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鈹青銅是一種綜合性能優(yōu)良的有色合金彈性材料，是一種可鍛和可鑄合金，主要 用來(lái)制作各種高級(jí)彈性元件和電子元件。鈹青銅合金屬時(shí)效析出強(qiáng)化的銅基合金，經(jīng)淬 火時(shí)效處理后具有高的強(qiáng)度、硬度、彈性極限，并且穩(wěn)定性好，具有耐蝕、耐磨、耐疲勞、耐低 溫、無(wú)磁性、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、沖擊時(shí)不會(huì)產(chǎn)生火花等一系列優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為“有色彈性材料之 王”。鈹青銅材料基本上分為高強(qiáng)高彈性鈹青銅合金(含鈹量為1. 6% 2. 1% )和高導(dǎo)電 鈹青銅合金(含鈹量為0. 2% 0. 7% )；按產(chǎn)品成型方式分為加工合金和鑄造合金。近年 來(lái)，鈹青銅合金應(yīng)用范圍在逐步擴(kuò)大，廣泛用于電子電器、通訊儀器、航空航天、石油化工、 冶金礦山、汽車家電、機(jī)械制造等多種領(lǐng)域，已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中不缺少的重要工業(yè)材 料。半固態(tài)成形或半固態(tài)加工技術(shù)是將含有非枝晶固相的固液混合物在凝固溫度范 圍內(nèi)加工成形的一種材料成形技術(shù)。從20世紀(jì)70年代開始，世界上許多國(guó)家對(duì)半固態(tài) 成形技術(shù)相繼投資并開展了大量研究工作，許多成果已經(jīng)應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。1990-2006 年，先后召開了 9屆合金與復(fù)合材料半固態(tài)成形國(guó)際會(huì)議(InternationalConference on semi-solid processing of Alloys and Composites),標(biāo)志著半固態(tài)成形技術(shù)已經(jīng)弓|起了 世界工業(yè)界的廣泛重視。半固態(tài)成形技術(shù)被公認(rèn)為21世紀(jì)最有前途的輕合金近凈成形技 術(shù)，包括觸變成形和流變成形兩條成形路線。經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，半固態(tài)成形技術(shù)經(jīng)歷了 從流變成形到觸變成形再到流變成形的螺旋式發(fā)展歷程。雖然觸變成形在工業(yè)生產(chǎn)中已 經(jīng)取得了成功應(yīng)用，但經(jīng)多年的生產(chǎn)實(shí)踐和深入研究發(fā)現(xiàn)觸變成形存在三大工業(yè)缺陷第 一，傳統(tǒng)的電磁攪拌功率大、效率低、能耗高、設(shè)備投資大，制備半固態(tài)坯料時(shí)額外高出大約 40%的費(fèi)用，并且電磁攪拌制備的半固態(tài)坯料的成分(微觀偏析)和微觀結(jié)構(gòu)不均勻(晶 粒形狀和晶粒分布)；第二，重熔加熱半固態(tài)坯料的能耗高，坯料表面氧化嚴(yán)重，流失金屬 約占坯料重量的5-12% ；第三，澆注系統(tǒng)和廢品不能馬上回收，必須返回坯料制備車間或坯 料供應(yīng)者的生產(chǎn)廠，增加了生產(chǎn)成本，成形復(fù)雜零件時(shí)遇到困難，生產(chǎn)過(guò)程中控制任務(wù)重。 為了解決上述問(wèn)題，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，近年來(lái)，半固態(tài)成形技術(shù)領(lǐng)先國(guó)家將流變成形技 術(shù)作為降低成本的主攻方向，因該工藝具有流程短、材料損失少、節(jié)能低耗，易被中小型生 產(chǎn)廠接受，被認(rèn)為更具有工業(yè)應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低轉(zhuǎn)速管輸送制備近球晶鈹青銅半固態(tài)漿料的方法，它 是一種高效、優(yōu)質(zhì)和低成本的流變成形方法。本發(fā)明是以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
1、熔煉、精煉合金熔體將鈹青銅合金高溫熔化，加入脫氧劑、精煉劑等精煉，然后 將鈹青銅合金熔體冷卻到澆注溫度1000-1200°C，保溫10-20min ；2、旋轉(zhuǎn)澆注階段先將旋轉(zhuǎn)澆注管預(yù)熱至800-1000°C，控制轉(zhuǎn)澆注管轉(zhuǎn)速為 30-160r/min，旋轉(zhuǎn)澆注管傾角為6-30°，將上述鈹青銅合金熔體通過(guò)導(dǎo)向管澆入旋轉(zhuǎn)澆注 管，鈹青銅合金熔體流經(jīng)旋轉(zhuǎn)澆注管，在旋轉(zhuǎn)澆注管急冷和攪拌作用下，鈹青銅合金熔體發(fā) 生激核并游離。3、控制晶粒生長(zhǎng)階段先將結(jié)晶器預(yù)熱至800-1100°C，鈹青銅合金熔體經(jīng)旋轉(zhuǎn)澆 注管進(jìn)入結(jié)晶器，控制結(jié)晶器溫度，通過(guò)緩慢冷卻和保溫兩個(gè)環(huán)節(jié)，促使初生相呈近球形生長(zhǎng)。整個(gè)制備過(guò)程是在一個(gè)完全封閉的環(huán)境中完成，可有效的防止合金熔體的氧化。本發(fā)明的有益效果是漿料制備工藝流程短、能耗低、效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊 湊、適用性強(qiáng)，特別適合于我國(guó)中小型壓鑄企業(yè)；適用鈹青銅和銅鈣合金。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所獲得的漿料微觀圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例2所獲得的漿料微觀圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。本發(fā)明所述實(shí)施例的材料為鈹青銅，其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％ )為Be 0. 2 0. 4，Ni 0. 6，余量為 Cu。實(shí)施例1。本實(shí)施例的具體工藝過(guò)程如下1)將鈹青銅合金在真空中頻爐內(nèi)進(jìn)行1350°C高溫熔化，并精煉半小時(shí)；之后將鈹青銅合金熔體冷卻到澆注溫度1200°C，保溫lOmin，使鈹青銅合金熔體 的溫度和化學(xué)成分均勻化。2)旋轉(zhuǎn)澆注。當(dāng)鈹青銅合金熔體達(dá)到工藝要求后，通過(guò)導(dǎo)向管澆入轉(zhuǎn)動(dòng)輸送管。 轉(zhuǎn)動(dòng)輸送管控制參數(shù)為材料為不銹鋼管，預(yù)熱溫度為900°C，轉(zhuǎn)速為30r/min，旋轉(zhuǎn)澆注管 傾角為6°。啟動(dòng)溫度控制系統(tǒng)，使得輸送管內(nèi)壁的溫度保持在900°C 士 10°C。3)鈹青銅合金熔體流入結(jié)晶爐。在上述工藝下，達(dá)到的指標(biāo)為A、設(shè)備工作正常，旋轉(zhuǎn)澆注工藝流程用時(shí)大約Imin ；B、結(jié)晶爐的中部、頂部和底部的冷卻路徑基本一致，溫度偏差不大；C、各工藝環(huán)節(jié)的溫控精度為士 10°C圖1為本實(shí)施例獲得的漿料微觀結(jié)構(gòu)，初生相為近球形且分布均勻，為理想的半 固態(tài)組織。實(shí)施例2。1)將鈹青銅合金在真空中頻爐內(nèi)進(jìn)行1350°C高溫熔化，并精煉半小時(shí)；之后將鈹青銅合金熔體冷卻到澆注溫度1000°C，保溫lOmin，使鈹青銅合金熔體
4的溫度和化學(xué)成分均勻化。2)旋轉(zhuǎn)澆注。當(dāng)鈹青銅合金熔體達(dá)到工藝要求后，通過(guò)導(dǎo)向管澆入轉(zhuǎn)動(dòng)輸送管。 轉(zhuǎn)動(dòng)輸送管控制參數(shù)為材料為不銹鋼管，預(yù)熱溫度為950°C，轉(zhuǎn)速為160r/min，旋轉(zhuǎn)澆注 管傾角為30°。啟動(dòng)溫度控制系統(tǒng)，使得輸送管內(nèi)壁的溫度保持在950°C 士 10°C。3)鈹青銅合金熔體流入結(jié)晶爐。在上述工藝下，達(dá)到的指標(biāo)為A、設(shè)備工作正常，旋轉(zhuǎn)澆注工藝流程用時(shí)大約Imin ；B、結(jié)晶爐的中部、頂部和底部的冷卻路徑基本一致，溫度偏差不大；C、各工藝環(huán)節(jié)的溫控精度為士 10°C圖2為本實(shí)施例獲得的漿料微觀結(jié)構(gòu)，初生相為近球形且分布均勻，為理想的半 固態(tài)組織。
權(quán)利要求
一種鈹青銅合金流變成形方法，其特征是(1)將鈹青銅合金高溫熔化，加入脫氧劑、精煉劑精煉，然后將合金熔體冷卻到澆注溫度1000 1200℃，保溫10 20min；(2)先將旋轉(zhuǎn)澆注管預(yù)熱至800 1000℃，控制轉(zhuǎn)澆注管轉(zhuǎn)速為30 160r/min，傾角為6 30°，將上述合金熔體通過(guò)導(dǎo)向管澆入旋轉(zhuǎn)澆注管；(3)鈹青銅合金熔體經(jīng)旋轉(zhuǎn)澆注管進(jìn)入預(yù)熱至800 1100℃的結(jié)晶器，控制結(jié)晶器溫度，通過(guò)緩慢冷卻和保溫兩個(gè)環(huán)節(jié)，促使初生相呈近球形生長(zhǎng)。
全文摘要
一種鈹青銅合金流變成形方法，其特征是(1)將鈹青銅合金高溫熔化，加入脫氧劑、精煉劑精煉，然后將合金熔體冷卻到澆注溫度1000-1200℃，保溫10-20min；(2)先將旋轉(zhuǎn)澆注管預(yù)熱至800-1000℃，控制轉(zhuǎn)澆注管轉(zhuǎn)速為30-160r/min，傾角為6-30°，將上述合金熔體通過(guò)導(dǎo)向管澆入旋轉(zhuǎn)澆注管；(3)鈹青銅合金熔體經(jīng)旋轉(zhuǎn)澆注管進(jìn)入預(yù)熱至800-1100℃的結(jié)晶器，控制結(jié)晶器溫度，通過(guò)緩慢冷卻和保溫兩個(gè)環(huán)節(jié)，促使初生相呈近球形生長(zhǎng)。本發(fā)明工藝流程短、能耗低、效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、適用性強(qiáng)，特別適合于我國(guó)中小型壓鑄企業(yè)，適用鈹青銅和銅鈣合金。
文檔編號(hào)C22C9/00GK101982260SQ20101051045
公開日2011年3月2日 申請(qǐng)日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者楊湘杰, 王明, 金華蘭 申請(qǐng)人:南昌大學(xué)