本發(fā)明涉及合金材料領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于核電汽輪機(jī)的鑄造材料及其制作方法。

背景技術(shù)：

青銅材料具有良好的延展性和可鍛性等性能，因此其應(yīng)用較為廣泛，其主要應(yīng)用于核電汽輪機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域中，具體是用于鍛打成型各類閥塊、耐磨泵塊。但是，隨著核電工業(yè)的大力發(fā)展，市場需求更多、更優(yōu)的材料，由于鍛打處理產(chǎn)生的缺陷，使得目前所使用的青銅錠已越來越不能滿足國內(nèi)外高標(biāo)泵閥類合金錠的需求。另外，由于材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的原因，通過翻砂鑄造的青銅材料，極易產(chǎn)生氣孔表面夾雜，不易二次成型。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于核電汽輪機(jī)的鑄造材料及其制作方法，既能夠提高材料的強(qiáng)度和硬度，又能夠避免鑄造材料因鍛打而產(chǎn)生的開裂情況，減少了材料在鑄造過程中產(chǎn)生的氣孔率。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種應(yīng)用于核電汽輪機(jī)的鑄造材料的制備方法，它包含如下步驟：

1)、按質(zhì)量百分比計，將鋁：11.5～13.5％、鐵：2～5.5％、錳：1.5～3.5％、鎳：0.3～1.5％、銅：余量置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1100度完全熔化后并保溫；

2)、按質(zhì)量百分比計，將稀土元素鑭或鈰：1.5～2.5％，添加到正在保溫的合金溶液當(dāng)中，開啟振動裝置與攪拌裝置，振動裝置振動頻率為：10次/秒，攪拌裝置攪拌速率為：300轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時間為:10～15分鐘；

3)、按照質(zhì)量百分比計，將純度為99.9％的碳化硅顆粒：3～5％，添加到合金溶液當(dāng)中，同時進(jìn)行再次攪拌，攪拌速率為200轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時間5～10分鐘；

4)、將攪拌完成的合金溶液轉(zhuǎn)移至鑄造保溫爐當(dāng)中，第三次進(jìn)行攪拌，攪拌時間為15～20分鐘，速率為350轉(zhuǎn)/分鐘；

5)、將攪拌完成的合金溶液靜止3～5分鐘，并取樣檢測，已確定成份在設(shè)定范圍之內(nèi)，成份合格后，采用導(dǎo)流管直接將熔體引入結(jié)晶器，結(jié)晶器內(nèi)涂抹潤滑油，爐膛內(nèi)覆蓋3～5厘米厚度的炭黑以減少氧化和生渣的機(jī)會；

6)、用水平鑄造法鑄造，合金錠外徑為185毫米,鑄造速度為4米/小時，選擇結(jié)晶器高度為190毫米,冷卻水壓力為0.15兆帕斯卡,引錠溫度控制為1200-1250度；

7)、水平鑄造過程中，石墨套底部外圓與結(jié)晶器壁之間的距離約為10-15毫米，此敞露金屬液面在保持一定靜壓力下的情況下進(jìn)入結(jié)晶器，鑄錠表面成微波浪狀，但比較圓滑，鑄錠長度為3010毫米/支；

8)、將長材合金錠鋸切為1000毫米/支的長度，上光錠機(jī)去除表面氧化皮及各類夾雜物，外徑控制為180毫米,公差為+/-0.5毫米，包裝入庫。

進(jìn)一步地，步驟1)中的各組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：：3.5％，鋁：12.1％，鐵：3％，錳：1.8％，鎳：0.4％，銅：余量，步驟2)中的鑭或鈰的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：1.7％，步驟3)中的碳化硅顆粒的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：3.5％。

進(jìn)一步地，步驟1)中的各組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：鋁：12.8％，鐵：4.2％，錳：2.2％，鎳：0.8％，銅：余量，步驟2)中的鑭或鈰的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：1.9％，步驟3)中的碳化硅顆粒的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：4％。

進(jìn)一步地，步驟1)中的各組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：鋁：13.2％，鐵：5.1％，錳：3.4％，鎳：1.3％，銅：余量，步驟2)中的鑭或鈰的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：2.3％，步驟3)中的碳化硅顆粒的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：4.5％。

本發(fā)明還提供一種應(yīng)用于核電汽輪機(jī)的鑄造材料，所述材料采用前述的方法來制備。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明提供的核電汽輪機(jī)用的鑄造材料，在傳統(tǒng)青銅材料中加入純度為99.9％的碳化硅陶瓷顆粒，用以提高鑄造合金材料的硬度；并適當(dāng)?shù)奶砑酉鄳?yīng)的稀土元素鑭或鈰，用于進(jìn)一步細(xì)化、改善合金內(nèi)部材料的徑粒組織結(jié)構(gòu)，從而使材料在不需要進(jìn)一步鍛打或者熱處理的前提下，即可實(shí)現(xiàn)合金材料的強(qiáng)度和硬度，進(jìn)一步滿足核電汽輪機(jī)用材料的要求。同時也避免了原有合金材料因鍛打而產(chǎn)生的開裂情況，進(jìn)一步減少了材料在鑄造過程中產(chǎn)生的氣孔率，從而節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。

具體實(shí)施方式

下面對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

一種應(yīng)用于核電汽輪機(jī)的鑄造材料的制備方法，它包含如下步驟：

1)、按照鋁：12.1％，鐵：3％，錳：1.8％，鎳：0.4％，銅：余量的質(zhì)量百分比，配置原料，并置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1100度完全熔化后并保溫；

2)、將稀土元素鑭或鈰：1.7％，以質(zhì)量百分比計，添加到正在保溫的合金溶液當(dāng)中，開啟振動裝置與攪拌裝置，振動裝置振動頻率為：10次/秒，攪拌裝置攪拌速率為：300轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時間為:10～15分鐘；

3)、將純度為99.9％的碳化硅：3.5％，以質(zhì)量百分比計，添加到合金溶液當(dāng)中，同時進(jìn)行再次攪拌，攪拌速率為200轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時間5～10分鐘；

4)、將攪拌完成的合金溶液轉(zhuǎn)移至鑄造保溫爐當(dāng)中，第三次進(jìn)行攪拌，攪拌時間為15～20分鐘，速率為350轉(zhuǎn)/分鐘；

5)、將攪拌完成的合金溶液靜止3～5分鐘，并取樣檢測，以確定成份在設(shè)定范圍之內(nèi)，成份合格后，采用導(dǎo)流管直接將熔體引入結(jié)晶器，結(jié)晶器內(nèi)涂抹潤滑油，爐膛內(nèi)覆蓋3～5厘米厚度的炭黑以減少氧化和生渣的機(jī)會；

6)、用水平鑄造法鑄造，合金錠外徑為185毫米,鑄造速度為4米/小時，選擇結(jié)晶器高度為190毫米,冷卻水壓力為0.15兆帕斯卡,引錠溫度控制為1200～1250度；

7)、水平鑄造過程中，石墨套底部外圓與結(jié)晶器壁之間的距離約為10-15毫米，此敞露金屬液面在保持一定靜壓力下的情況下進(jìn)入結(jié)晶器，鑄錠表面成微波浪狀，但比較圓滑，鑄錠長度為3010毫米/支；

8)、將長材合金錠鋸切為1000毫米/支的長度，上光錠機(jī)去除表面氧化皮及各類夾雜物，外徑控制為180毫米,公差為+/-0.5毫米，包裝入庫。

實(shí)施例2

實(shí)施例2與實(shí)施例1僅僅在原料配比方面是不同的，其他方面是相同的。因此，以下將僅就不同之處進(jìn)行說明。

步驟1)中的各成分的百分比為：鋁：12.8％，鐵：4.2％，錳：2.2％，鎳：0.8％，銅：余量。

步驟2)中的稀土元素鑭或鈰的質(zhì)量百分比為：1.9％。

步驟3)中的碳化硅的質(zhì)量百分比為：4％。

根據(jù)本實(shí)施例2，能夠起到與實(shí)施例1基本相同的效果。

實(shí)施例3

實(shí)施例3與實(shí)施例1和2僅僅在原料配比方面是不同的，其他方面是相同的。因此，以下將僅就不同之處進(jìn)行說明。

步驟1)中的各成分的百分比為：鋁：13.2％，鐵：5.1％，錳：3.4％，鎳：1.3％，銅：余量。

步驟2)中的稀土元素鑭或鈰的質(zhì)量百分比為：2.3％。

步驟3)中的碳化硅的質(zhì)量百分比為：4.5％。

根據(jù)本實(shí)施例3，能夠起到與實(shí)施例1和2基本相同的效果。

材料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)性能對比表：

從上表中可知，通過本發(fā)明所鑄造的材料，提高了鑄造合金材料的硬度和強(qiáng)度。同時也進(jìn)一步減少了材料在鑄造過程中產(chǎn)生的氣孔率，從而節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。