CN103509966A - 一种适用于航空航天领域的合金材料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适用于航空航天领域的合金材料及其制造方法，该合金材料组分中包含镍、锡、铝、铁、磷以及铜，其中合金材料各组分组成按重量百分比分别为：镍1-2.5％，锡10-150，铝4-7％，铁0.05-0.3％，磷0.4-1％，铜74.2-84.55％。本发明将铝、铁、磷三种元素添加到现有的铜-镍-锡合金当中，通过熔炼过程中元素在不同时期形成的相，进一步改善了合金材料的耐腐蚀性、延展性和可塑性，得到了一种适用于航空航天领域的合金材料。

Description

一种适用于航空航天领域的合金材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及合金材料领域，尤其涉及一种适用于航空航天领域的合金材料及其制造方法。
背景技术
现有的铜-镍-锡合金是在高温熔解后，通过一次性铸造成型的方式进行工业化生产的。这种合金材料具有较好的耐腐蚀性，延展性和可塑性，为了使其应用于各种工业领域，需要根据实际情况调配铜、镍、锡的含量比以满足不同工业产品对此材料的要求。但是，随着现代化工业机械智能化的发展，对材料的要求在不断提高，现有的铜-镍-锡三元素构成的合金材料难以满足技术要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于航空航天领域的合金材料及其制造方法，本发明在保证相应性能的同时，进一步改善了合金材料的耐腐蚀性、延展性和可塑性，得到了一种适用于航空航天领域的合金材料。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种适用于航空航天领域的合金材料，其特征在于，该合金材料组分中包含镍、锡、铝、铁、磷以及铜，其中合金材料各组分组成按重量百分比分别为：镍1-2.5％，锡10-15％，铝4-7％，铁0.05-0.3％，磷0.4-1％，铜74.2-84.55％。
优选地，合金材料各组分组成按重量百分比分别为：镍1％，锡10％，铝4％，铁0.05％，磷0.4％，铜84.55％。
优选地，合金材料各组分组成按重量百分比分别为：镍1.5％，锡12％，铝5.5％，铁0.1％，磷0.6％，铜80.3％。
优选地，合金材料各组分组成按重量百分比分别为：镍2.5％，锡15％，铝7％，铁0.3％，磷1％，铜74.2％。
优选地，铜为电解铜。
一种适用于航空航天领域的合金材料的制造方法，包括以下步骤：
i.制造铜-镍-锡合金：按照配比将电解铜、镍、锡置于工频电炉内，加热至1100度-1150度，熔炼7-8小时，待完全熔化后保温至1050度，保温时间为1.5-2.5小时；
ii.按照配比将铝、铁添加进铜-镍-锡合金溶液当中，并升温至1200度，熔炼3-4小时之后再次保温0.5-1小时；
iii.将含磷量为60％的磷铜合金按照其占合金总量的0.67％-1.67％的比例添加到保温完成的金属液中，再次升温至1250度，熔炼0.5-1小时之后再次保温，保温时间30-470分钟，用光谱仪对从炉内取出的样品进行次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内；
iv.铸造成型，将检验合格的溶液按照预定的尺寸进行压铸成型，铸造温度为850-950度；
v.对铸造成型后坯锭进行锻打，使材料接近产品需要的尺寸；
vi.根据最终产品尺寸进行压延加工，按照总产品的公差要求进行打磨并抛光。
进一步地，步骤iii.中的光谱仪为斯派克直读光谱仪。
进一步地，步骤iii.的次成分检验次数为三次。
本发明的有益效果是：本发明创新性的将铝、铁、磷三种元素添加到现有的铜-镍-锡合金当中，通过熔炼过程中元素在不同时期形成的相，进一步改善了合金材料的耐腐蚀性、延展性和可塑性，得到了一种适用于航空航天领域的合金材料。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，但并非限制本发明的应用范围。
实施例1
一种适用于航空航天领域的合金材料，合金材料各组分组成按重量百分比分别为：镍1％，锡10％，铝4％，铁0.05％，磷0.4％，铜84.55％。
按照上述重量配比将电解铜、镍、锡置于工频电炉内，加热至1100度-1150度，熔炼7-8小时，待完全熔化后保温至1050度，保温时间为1.5-2.5小时；然后按照配比将铝、铁添加进铜-镍-锡合金溶液当中，并升温至1200度，熔炼3-4小时之后再次保温0.5-1小时；保温0.5-1小时后，将含磷量为60％的磷铜合金按照其占合金总量的0.67％的比例添加到保温完成的金属液中，再次升温至1250度，熔炼0.5-1小时之后再次保温，保温时间30-470分钟，用德国进口斯派克直读光谱仪对从炉内取出的样品进行三次次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内；检测后，将检验合格的溶液按照预定的尺寸进行压铸成型，铸造温度为850-950度；之后对铸造成型后坯锭进行锻打，使材料接近产品需要的尺寸；最后根据最终产品尺寸进行压延加工，按照总产品的公差要求进行打磨并抛光。
与现有的合金材料相比，本发明的合金材料的耐腐蚀性、延展性和可塑性得到显著提高。
实施例2
一种适用于航空航天领域的合金材料，合金材料各组分组成按重量百分比分别为：镍1.5％，锡12％，铝5.5％，铁0.1％，磷0.6％，铜80.3％。
按照上述重量配比将电解铜、镍、锡置于工频电炉内，加热至1100度-1150度，熔炼7-8小时，待完全熔化后保温至1050度，保温时间为1.5-2.5小时；然后按照配比将铝、铁添加进铜-镍-锡合金溶液当中，并升温至1200度，熔炼3-4小时之后再次保温0.5-1小时；保温0.5-1小时后，将含磷量为60％的磷铜合金按照其占合金总量的1％的比例添加到保温完成的金属液中，再次升温至1250度，熔炼0.5-1小时之后再次保温，保温时间30-470分钟，用德国进口斯派克直读光谱仪对从炉内取出的样品进行三次次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内；检测后，将检验合格的溶液按照预定的尺寸进行压铸成型，铸造温度为850-950度；之后对铸造成型后坯锭进行锻打，使材料接近产品需要的尺寸；最后根据最终产品尺寸进行压延加工，按照总产品的公差要求进行打磨并抛光。
与现有的合金材料相比，本发明的合金材料的耐腐蚀性、延展性和可塑性得到显著提高。
实施例3
一种适用于航空航天领域的合金材料，合金材料各组分组成按重量百分比分别为：镍2.5％，锡15％，铝7％，铁0.3％，磷1％，铜74.2％。
按照上述重量配比将电解铜、镍、锡置于工频电炉内，加热至1100度-1150度，熔炼7-8小时，待完全熔化后保温至1050度，保温时间为1.5-2.5小时；按照配比将铝、铁添加进铜-镍-锡合金溶液当中，并升温至1200度，熔炼3-4小时之后再次保温0.5-1小时；保温0.5-1小时后，将含磷量为60％的磷铜合金按照其占合金总量的1.67％的比例添加到保温完成的金属液中，再次升温至1250度，熔炼0.5-1小时之后再次保温，保温时间30-470分钟，用德国进口斯派克直读光谱仪对从炉内取出的样品进行三次次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内；检测后，将检验合格的溶液按照预定的尺寸进行压铸成型，铸造温度为850-950度；之后对铸造成型后坯锭进行锻打，使材料接近产品需要的尺寸；最后根据最终产品尺寸进行压延加工，按照总产品的公差要求进行打磨并抛光。
与现有的合金材料相比，本发明的合金材料的耐腐蚀性、延展性和可塑性得到显著提高。
本发明提供的一种适用于航空航天领域的合金材料以及传统的合金材料的机械性能如以下表格所示：
Figure BDA0000398313290000041
Figure BDA0000398313290000051
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。

Claims (8)

1.一种适用于航空航天领域的合金材料，其特征在于，该合金材料组分中包含镍、锡、铝、铁、磷以及铜，其中合金材料各组分组成按重量百分比分别为：镍1-2.5％，锡10-15％，铝4-7％，铁0.05-0.3％，磷0.4-1％，铜74.2-84.55％。
2.根据权利要求1所述的适用于航空航天领域的合金材料，其特征在于，合金材料各组分组成按重量百分比分别为：镍1％，锡10％，铝4％，铁0.05％，磷0.4％，铜84.55％。
3.根据权利要求1所述的适用于航空航天领域的合金材料，其特征在于，合金材料各组分组成按重量百分比分别为：镍1.5％，锡12％，铝5.5％，铁0.1％，磷0.6％，铜80.3％。
4.根据权利要求1所述的适用于航空航天领域的合金材料，其特征在于，合金材料各组分组成按重量百分比分别为：镍2.5％，锡15％，铝7％，铁0.3％，磷1％，铜74.2％。
5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的适用于航空航天领域的合金材料，其特征在于，铜为电解铜。
6.一种权利要求1-4中任一权利要求所述的适用于航空航天领域的合金材料的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
i.制造铜-镍-锡合金：按照配比将电解铜、镍、锡置于工频电炉内，加热至1100度-1150度，熔炼7-8小时，待完全熔化后保温至1050度，保温时间为1.5-2.5小时；
ii按照配比将铝、铁添加进铜-镍-锡合金溶液当中，并升温至1200度，熔炼3-4小时之后再次保温0.5-1小时；
iii.将含磷量为60％的磷铜合金按照其占合金总量的0.67％-1.67％的比例添加到保温完成的金属液中，再次升温至1250度，熔炼0.5-1小时之后再次保温，保温时间30-470分钟，用光谱仪对从炉内取出的样品进行次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内；
iv.铸造成型，将检验合格的溶液按照预定的尺寸进行压铸成型，铸造温度为850-950度；
v.对铸造成型后坯锭进行锻打，使材料接近产品需要的尺寸；
vi.根据最终产品尺寸进行压延加工，按照总产品的公差要求进行打磨并抛光。
7.根据权利要求6所述的适用于航空航天领域的合金材料的制造方法，其特征在于，步骤iii.中的光谱仪为斯派克直读光谱仪。
8.根据权利要求6所述的适用于航空航天领域的合金材料的制造方法，其特征在于，步骤iii.的次成分检验次数为三次。
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