一種高強度碳化鈦顆粒增強銅基合金材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種銅基合金復(fù)合材料及其制備方法，特別是設(shè)及一種用于核能蒸汽 管道的高強度碳化鐵顆粒增強銅基合金材料。
【背景技術(shù)】 陽00引 國標GB/T1176-2013的標準制得銅合金Z化SnsZniiPbA是一種多組分鑄造青銅材 料，它具有易加工、鑄造性能好、耐腐蝕等特性；主要應(yīng)用于制造在海水、淡水和蒸汽中工作 的管配件。但是，由于其材料自身的強度不夠，使得其在核驅(qū)動蒸汽系統(tǒng)中的應(yīng)用受到較大 限制。只有在保證其原有特性的前提下進一步提升該銅合金Z化Sri3化11化4材料的強度才能 拓展該材料在核蒸汽驅(qū)動系統(tǒng)中應(yīng)用的要求。
[0003] 納米碳化鐵具有烙點高，導(dǎo)熱性能好，硬度大，化學穩(wěn)定好，不水解，高溫抗氧化性 好等一系列優(yōu)點。高純度的納米碳化鐵粉末是一種由Ti〇2與炭黑在通氨氣的碳管爐或調(diào) 頻真空爐內(nèi)于1600°C-1800°C高溫下反應(yīng)制得的一種原材料。由于納米碳化鐵硬度大，具 有良好的力學性能，因此它是硬質(zhì)合金生產(chǎn)的重要原料，可用于制造耐磨材料、切削刀具材 料、機械零件等，還可制作烙煉錫、鉛、儒、鋒等金屬的相蝸。
[0004] 綜上，將納米碳化鐵和銅合金Z化Sri3化11化4二者優(yōu)勢結(jié)合在一起的高強度碳化鐵 顆粒增強銅基合金材料能夠在保證銅合金Z化Sh化iiPb4原有耐蝕性和鑄造性能好的同時 提高其強度與硬度，從而延長高強度碳化鐵顆粒增強銅基合金材料在核驅(qū)動蒸汽系統(tǒng)中的 應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[00化]本發(fā)明的目的在于，通過改進納米碳化鐵和銅合金Z化SnsZnuPb義間體積配比W及制備條件，提供一種有效提高銅合金Z化SnsZnii化4強度、硬度和和使用年限的用于核能 蒸汽管道的高強度碳化鐵顆粒增強銅基合金材料及其制備方法。
[0006] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是：
[0007] 一種用于核能蒸汽管道的高強度碳化鐵顆粒增強銅基合金材料，由如下體積百分 比的組分組成：納米碳化鐵5.5-9%，銅合金2〇15叫化11化491-94.5%。
[0008] 優(yōu)選地，本發(fā)明的用于核能蒸汽管道的高強度碳化鐵顆粒增強銅基合金材料，由 如下體積百分比的組分組成：納米碳化鐵5. 5%，銅合金Z化Sri3化iiPb494. 5%。
[0009] 優(yōu)選地，本發(fā)明的用于核能蒸汽管道的高強度碳化鐵顆粒增強銅基合金材料，其 特征在于，由如下體積百分比的組分組成：納米碳化鐵7%，銅合金Z化Sri3化11化493%。
[0010] 優(yōu)選地，本發(fā)明的用于核能蒸汽管道的高強度碳化鐵顆粒增強銅基合金材料，其 特征在于，由如下體積百分比的組分組成：納米碳化鐵9%，銅合金Z化Sri3化11化491 %。
[0011] 進一步地，所述納米碳化鐵粒徑為300Jim-500Jim。 陽01引進一步地，所述銅合金Z化Sri3化iiPb4由如下質(zhì)量百分比的組分組成：錫錠2-4%， 鉛錠3. 0-6. 0%，鋒9. 0-13. 0%，雜質(zhì)少于1. 0,其余為銅。
[0013] 本發(fā)明提供一種用于核能蒸汽管道的高強度碳化鐵顆粒增強銅基合金材料的制 備方法，具有W下步驟：
[0014] 1)制備銅合金Z化SnsZniiPbA:將電解銅、錫錠、鉛錠、鋒按照上述的重量比例放入 電爐中烙煉，烙煉中銅合金液體體積小于電爐體積的99% ;烙煉溫度為1050-1100°C，時間 為 4-f5h;
[0015] 2)使用斯派克直讀光譜儀對制備的銅合金Z化Sri3化11化4液體進行成分檢測，W確 定其化學組成在上述的的范圍之內(nèi)；
[0016] 扣將納米碳化鐵按體積百分比5. 5-9%放入上述銅合金Z化SnsZniiPb嫌體的表 面，開啟工頻電爐的震動裝置并同時用石墨棒進行攬拌，使二者均勻混合；進一步升高電爐 溫度至 1200-1300°C并保持 20-30min;
[0017] 4)將制作完成的高強度碳化鐵顆粒增強銅基合金材料在電爐中進行保溫，時間為 1-1.化；之后采用連續(xù)鑄造的方式將此高強度碳化鐵顆粒增強銅基合金材料鑄造成高強度 碳化鐵顆粒增強銅基合金復(fù)合棒材，鑄造溫度為l〇〇〇-ll〇〇°C;
[0018] 5)將鑄造完成之后的高強度碳化鐵顆粒增強銅基合金復(fù)合棒材進行表面車加工 處理，并按照出廠標準包裝。
[0019] 進一步地，步驟3中，所述納米碳化鐵的體積百分比為5. 5%。
[0020] 進一步地，步驟3中，所述納米碳化鐵的體積百分比為7%。
[0021] 進一步地，步驟3中，所述納米碳化鐵的體積百分比為9%。
[0022] 采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果有： W23] 1.本發(fā)明將納米碳化鐵材料通過一定的技術(shù)手段均勻分布在銅合金 Z化Sns化iiPb4材料中，利用納米級碳化鐵硬度高，化學穩(wěn)定好，不水解，高溫抗氧化性好等 特點，彌補了銅合金Z化Sri3化iiPb4材料的硬度低、強度差等缺點，實現(xiàn)銅合金Z化Sn3ZniiPb4 材料的硬度和強度性能的進一步提升。
[0024] 2.本發(fā)明所得到的用于核能蒸汽管道的高強度碳化鐵顆粒增強銅基合金材料，通 過改變納米碳化鐵和銅合金Z化Sri3化iiPb4的體積比，能有效的提高最終碳化鐵顆粒增強銅 基合金材料的強度、硬度和使用年限，從而使得高強度碳化鐵顆粒增強銅基合金材料能夠 在核驅(qū)動蒸汽系統(tǒng)中的應(yīng)用。
【附圖說明】
[00巧]圖1是本發(fā)明的用于核能蒸汽管道的高強度碳化鐵顆粒增強銅基合金材料的方 法的流程圖。
【具體實施方式】
[00%]W下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明提供的用于核能蒸汽管道的高強度碳化鐵顆粒 增強銅基合金材料及其制備方法作進一步說明，但并非限制本發(fā)明的應(yīng)用范圍。 陽〇八]連施倆I 1
[0028] 本發(fā)明實施例1的用于核能蒸汽管道的高強度碳化鐵顆粒增強銅基合金材料， 由如下體積百分比的組分組成：納米碳化鐵5. 5%，銅合金Z化SnsZnii化494. 5% ;其中納米 碳化鐵粒徑為300Jim-500Jim;銅合金Z化Sris化iiPb4由如下質(zhì)量百分比的組分組成：錫錠 2-4%，鉛錠3. 0-6. 0%，鋒9. 0-13. 0%，雜質(zhì)少于I. 0,其余為銅。
[0029] 本發(fā)明實施例1的用于核能蒸汽管道的高強度碳化鐵顆粒增強銅基合金材料，具 有W下步驟（如圖1所示）：
[0030] 1)制備銅合金Z化SnsZniiPbA:將電解銅、錫錠、鉛錠、鋒按照上述的重量比例放入 電爐中烙煉，烙煉中銅合金液體體積小于電爐體積的99% ;烙煉溫度為1050°C，時間為4h;
[0031] 2)使用斯派克直讀光譜儀對制備的銅合金Z化Sri3化11化4液體進行成分檢測，W確 定其化學組成在上述的范圍之內(nèi)； 陽0巧扣將納米碳化鐵按體積百分比5. 5 %放入上述銅合金Z化SnsZniiPb嫌體的表面， 開啟工頻電爐的震動裝置并同時用石墨棒進行攬拌，使二者均勻混合；進一步升高電爐溫 度至1200°C并保持20min;
[0033] 4)將制作完成的高強度碳化鐵顆粒增強銅基合金材料在電爐中進行保溫，時間為 Ih;之后采用連續(xù)鑄造的方式將此高強度碳化鐵顆粒增強銅基合金材料鑄造成高強度碳化 鐵顆粒增強銅基合金復(fù)合棒材，鑄造溫度為IOOCTC;
[0034] 5)將鑄造完成之后的高強度碳化鐵顆粒增強銅基合金復(fù)合棒材進行表面車加工 處理，并按照出廠標準包裝。 陽的引 連施倆I2
[0036] 本發(fā)明實施例2的用于核能蒸汽管道的高強度碳化鐵顆粒增強銅基合金材料，由 如下體積百分比的組分組成：納米碳化鐵7%，銅合金Z化Sri3化iiPb493% ;其中納米碳化鐵 粒徑為300Jim-500Jim;銅合金Z化Sris化iiPb4由如下質(zhì)量百分比的組分組成：錫錠2-4%， 鉛錠3. 0-6. 0%，鋒9. 0-13. 0%，雜質(zhì)少于1. 0,其余為銅。
[0037] 本發(fā)明實施例2的用于核能蒸汽管道的高強度碳化鐵顆粒增強銅基合金材料，具 有W下步驟（如圖1所示）：
[00測 1)制備銅合金Z化SnsZniiPbA:將電解銅、錫錠、鉛錠、鋒按照上述的重量比例