一種銅鎳鋁硅彈性合金及其制備方法
【專利摘要】一種銅鎳鋁硅彈性合金及其制備方法，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)其組成為：鎳占10.0～15.0%、鋁占1.0～3.5%、硅≤1.0%，余量為銅；本發(fā)明所述的銅鎳鋁硅彈性合金及其制備方法生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、無毒無公害且成本較低，可以替代在儀器儀表、機(jī)械制造、電子電器、汽車家電、石油化工、航空航天、船舶等領(lǐng)域用的鈹銅彈性元器件。
【專利說明】一種銅鎳鋁硅彈性合金及其制備方法
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及一種彈性合金，尤其是涉及一種銅鎳鋁硅(CuNiAlSi)彈性合金及其制備方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]公知的，彈性合金，也被稱為恒彈性合金，是指彈性模量溫度系數(shù)或頻率溫度系數(shù)很小的合金，銅基彈性合金是使用歷史最為悠久的彈性合金，廣泛的應(yīng)用在儀器儀表、機(jī)械制造、電子電器、汽車家電、石油化工、航空航天、船舶等領(lǐng)域，其中又以鈹銅材料應(yīng)用最廣，含鈹0.2%~2.0%的銅合金稱為鈹銅或鈹青銅，是一種可鑄和可鍛合金，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)，但制備時(shí)揮發(fā)的鈹元素除對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重外，其氧化物以及化合物還會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生致命毒害，且鈹銅價(jià)格昂貴，因此其生產(chǎn)和應(yīng)用均受到了很大的限制。
[0003]目前國(guó)內(nèi)外正在大力研究和開發(fā)用于替代鈹銅的高性能銅基彈性合金，研究主要集中在材料的性能與成本這兩個(gè)方面，相繼開發(fā)的替代材料主要有:銅鎳鋅合金(BZnl5-20)、錫青銅(QSn6.5-0.1)、黃銅(H70、H80、H85、HA177-2)、銅鎳錫合金(Cul5Ni8Sn)、鈦銅(QTi7.10-0.2)、銅鎳鋁合金等，銅鎳鋅合金、錫磷青銅、黃銅雖可用作彈性材料，但它們的彈性不足，應(yīng)力松弛大；銅鎳錫合金具有良好的力學(xué)、物理以及加工等綜合性能，是一類很有發(fā)展前途的鈹銅替代用彈性合金，但是由于合金中錫含量較高，容易在熔煉、鑄造和壓力加工過程中形成錫元素的偏析，進(jìn)而導(dǎo)致合金的熱脆性增加和鑄造組織的不均勻；鈦銅能否推廣應(yīng)用，關(guān)鍵在于解決合金的非真空熔煉技術(shù)，尤其是鈦氧化導(dǎo)致的合金成分難以控制以及鈦的氧化物夾雜等問題；銅鎳鋁合金是在銅中加入4.7~9.4%Ni和
I~3%A1制備而成，是近年來研制的銅`基彈性合金之一，但其綜合性能與鈹銅相比，尚有不小差距，有待進(jìn)一步提聞。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004]為了克服【背景技術(shù)】中的不足，本發(fā)明公開了一種銅鎳鋁硅彈性合金及其制備方法，所述的銅鎳鋁硅彈性合金及其制備方法生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、無毒無公害且成本較低，可以替代在儀器儀表、機(jī)械制造、電子電器、汽車家電、石油化工、航空航天、船舶等領(lǐng)域用的鈹銅彈性元器件。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種銅鎳鋁硅彈性合金，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)其組成為:鎳占10.0~15.0%、鋁占1.0~3.5%、硅< 1.0%，余量為銅。
[0007]所述的銅鎳鋁硅彈性合金及其制備方法，所述方法操作步驟如下:
[0008]第一步、備料:按質(zhì)量百分比稱取銅鎳鋁硅彈性合金的各個(gè)組分為鎳、鋁、硅和銅；[0009]接上一步驟，第二步、熔煉:將上述步驟中稱取的合金各個(gè)組分放入熔煉爐內(nèi)，在1280~1320°C的溫度下熔煉25~30分鐘，得到銅鎳鋁硅合金錠；
[0010]接上一步驟，第三步、熱處理:將上述步驟中得到的銅鎳鋁硅合金錠在900~10000C的溫度下進(jìn)行均勻化退火，并隨爐冷卻到室溫；
[0011]接上一步驟，第四步、熱軋和冷軋:將上述步驟中經(jīng)過熱處理的銅鎳鋁硅合金錠在800~950°C的溫度下進(jìn)行熱軋開坯后再冷軋，得到片狀銅鎳鋁硅合金；
[0012]接上一步驟，第五步、時(shí)效處理和淬火:將上述步驟中得到的片狀銅鎳鋁硅合金在400~550°C溫度下進(jìn)行時(shí)效熱處理后，淬火即可得到銅鎳鋁硅彈性合金。
[0013]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0014]本發(fā)明獲取的銅鎳鋁硅彈性合金的彈性模量為110~140GPa，抗拉強(qiáng)度為900~1200MPa，導(dǎo)電率20~35%IACS，主要性能與鈹銅基本相當(dāng)，可以替代在儀器儀表、機(jī)械制造、電子電器、汽車家電、石油化工、航空航天、船舶等領(lǐng)域用的鈹銅彈性合金元器件，本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、無毒無公害且成本較低。
【【具體實(shí)施方式】】
[0015]參考下面的實(shí)施例，可以更詳細(xì)地解釋本發(fā)明；但是，本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。
[0016]一種銅鎳鋁硅彈性合金，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)其組成為:鎳占10.0~15.0%、鋁占1.0~ 3.5%、硅< 1.0%，余量為銅。
[0017]所述的銅鎳鋁硅彈性合金及其制備方法，所述方法操作步驟如下:
[0018]第一步、備料:按質(zhì)量百分比稱取銅鎳鋁硅彈性合金的各個(gè)組分為電解鎳、工業(yè)純鋁、工業(yè)純硅、工業(yè)純銅；接上一步驟，第二步、熔煉:將上述步驟中稱取的合金各個(gè)組分放入熔煉爐內(nèi)，在1280~1320°C的溫度下熔煉25~30分鐘，得到銅鎳鋁硅合金錠；接上一步驟，第三步、熱處理:將上述步驟中得到的銅鎳鋁硅合金錠在900~1000°C的溫度下進(jìn)行均勻化退火，并隨爐冷卻到室溫；接上一步驟，第四步、熱軋和冷軋:將上述步驟中經(jīng)過熱處理的銅鎳鋁硅合金錠在800~950°C的溫度下進(jìn)行熱軋開坯后再冷軋，得到片狀銅鎳鋁硅合金；接上一步驟，第五步、時(shí)效處理和淬火:將上述步驟中得到的片狀銅鎳鋁硅合金在400~550°C溫度下進(jìn)行時(shí)效熱處理后，淬火即可得到銅鎳鋁硅彈性合金。
[0019]實(shí)施例1:制備CulONilAllSi彈性合金
[0020]按實(shí)施例1所列成分稱量原料，放入熔煉爐內(nèi)，經(jīng)熔煉，得到CuNiAlSi合金錠。將上述合金錠在900~1000°C均勻退火后，隨爐冷卻。然后經(jīng)過熱處理的CuNiAlSi合金錠在800~950°C下熱軋開坯，冷卻后再冷軋，得到片狀CuNiAlSi合金。將片狀CuNiAlSi合金在400~550°C下熱處理0.5h后淬火，得到的CuNiAlSi合金性能見表1。
[0021]實(shí)施例2:制備Cul5NilAllSi彈性合金
[0022]按實(shí)施例2所列成分稱量原料，放入熔煉爐內(nèi)，經(jīng)熔煉，得到CuNiAlSi合金錠。將上述合金錠在900~1000°C均勻退火后，隨爐冷卻。然后經(jīng)過熱處理的CuNiAlSi合金錠在800~950°C下熱軋開坯，冷卻后再冷軋，得到片狀CuNiAlSi合金。將片狀CuNiAlSi合金在400~550°C下熱處理Ih后淬火，得到的CuNiAlSi合金性能見表1。
[0023]實(shí)施例3:制備CulONi3.5AllSi彈性合金[0024]按實(shí)施例3所列成分稱量原料，放入熔煉爐內(nèi)，經(jīng)熔煉，得到CuNiAlSi合金錠。將上述合金錠在900~1000°C均勻退火后，隨爐冷卻。然后經(jīng)過熱處理的CuNiAlSi合金錠在800~950°C下熱軋開坯，冷卻后再冷軋，得到片狀CuNiAlSi合金。將片狀CuNiAlSi合金在400~550°C下熱處理2h后淬火，得到的CuNiAlSi合金性能見表1。
[0025]實(shí)施例4:制備Cul5Ni3.5AllSi彈性合金
[0026]按實(shí)施例4所列成分稱量原料，放入熔煉爐內(nèi)，經(jīng)熔煉，得到CuNiAlSi合金錠。將上述合金錠在900~1000°C均勻退火后，隨爐冷卻。然后經(jīng)過熱處理的CuNiAlSi合金錠在800~950°C下熱軋開坯，冷卻后再冷軋，得到片狀CuNiAlSi合金。將片狀CuNiAlSi合金在400~550°C下熱處理2h后淬火，得到的CuNiAlSi合金性能見表1。
[0027]實(shí)施例5:制備Cul2Ni2.5A10.01Si彈性合金
[0028]按實(shí)施例5所列成分稱量原料，放入熔煉爐內(nèi)，經(jīng)熔煉，得到CuNiAlSi合金錠。將上述合金錠在900~1000°C均勻退火后，隨爐冷卻。然后經(jīng)過熱處理的CuNiAlSi合金錠在800~950°C下熱軋開坯，冷卻后再冷軋，得到片狀CuNiAlSi合金。將片狀CuNiAlSi合金在400~550°C下熱處理0.25h后淬火，得到的CuNiAlSi合金性能見表1。
[0029]實(shí)施例6:制備CullNi2A10.5Si彈性合金
[0030]按實(shí)施例6所列成分稱量原料，放入熔煉爐內(nèi)，經(jīng)熔煉，得到CuNiAlSi合金錠。將上述合金錠在900~1000°C均勻退火后，隨爐冷卻。然后經(jīng)過熱處理的CuNiAlSi合金錠在800~950°C下熱軋開坯，冷卻后再冷軋，得到片狀CuNiAlSi合金。將片狀CuNiAlSi合金在400~550°C下熱處理6h后淬火， 得到的CuNiAlSi合金性能見表1。
[0031]
【權(quán)利要求】
1.一種銅鎳鋁硅彈性合金，其特征是:按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)其組成為:鎳占10.0~15.0%、鋁占1.0~3.5%、硅≤1.0%，余量為銅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅鎳鋁硅彈性合金及其制備方法，其特征是:所述方法操作步驟如下: 第一步、備料:按質(zhì)量百分比稱取銅鎳鋁硅彈性合金的各個(gè)組分為鎳、鋁、硅和銅；接上一步驟，第二步、熔煉:將上述步驟中稱取的合金各個(gè)組分放入熔煉爐內(nèi)，在1280~1320°C的溫度下熔煉25~30分鐘，得到銅鎳鋁硅合金錠； 接上一步驟，第三步、熱處理:將上述步驟中得到的銅鎳鋁硅合金錠在900~1000°C的溫度下進(jìn)行均勻化退火，并隨爐冷卻到室溫； 接上一步驟，第四步、熱軋和冷軋:將上述步驟中經(jīng)過熱處理的銅鎳鋁硅合金錠在800~950°C的溫度下進(jìn)行熱軋開坯后再冷軋，得到片狀銅鎳鋁硅合金； 接上一步驟，第五步、時(shí)效處理和淬火:將上述步驟中得到的片狀銅鎳鋁硅合金在400~550°C溫度下進(jìn)行時(shí)效熱處理后，淬火即可得到銅鎳鋁硅彈性合金。
【文檔編號(hào)】C22C9/06GK103509970SQ201310357850
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月16日
【發(fā)明者】郁炎, 宋德軍, 胡偉民 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所