CN107574334A - 一种铍铜合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铍铜合金及其制备方法，其中铍铜合金的各化学成分按重量百分比为：Be 2.6～2.85％、Si 0.2～0.35％、Fe≤0.25％、Al≤0.15％、Pb≤0.01％，P≤0.007％，其余为Cu和不可避免的杂质。其制备方法包括(1)原料、工具预热；(2)原料、覆盖剂烘烤；(3)中频炉坩埚底部加入覆盖剂并预热；(4)原料、溶剂加入中频炉搅拌熔化；(5)加入覆盖剂；(6)中频炉升温并搅拌；(7)出炉浇注。本发明提供的方法制备的铍铜合金能够有效的解决其在铸造过程中铸件表面鼓胀，气孔缺陷严重，铸件报废率高的问题。

Description

一种铍铜合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体涉及一种用于捏合机壳体铸件的铍铜合金及其制备方法。

背景技术

铍铜合金是以铍为主要合金元素的铜合金，又称之为铍青铜。它是铜合金中性能最好的高级弹性材料，具有很高的强度、弹性、硬度、疲劳强度，弹性滞后小、耐蚀、耐磨、耐寒、高导电、无磁性、冲击不产生火花等一系列优良的物理、化学和力学性能。铍铜合金经过淬火调质后，具有高的强度，弹性，耐磨性，耐疲劳性和耐热性，同时铍铜合金还具有很高的导电性，导热性，耐寒性和无磁性，碰击时无火花，易于焊接和钎焊，在大气，淡水和海水中耐腐蚀性极好。腐蚀后，强度、延伸率均无变化，故在海水中可保持40年以上，是海底电缆中继器构造体不可替代的材料。

由于铍铜合金凝固结晶温度间隔较宽，凝固后极易产生缩松缺陷，并且在熔炼过程中铍和氧的亲和力较大，凝固后容易产生大量的气孔缺陷，因此在很大程度上限制了铍铜合金在铸造结构复杂，壁厚薄，变形大，生产工艺复杂的捏合机壳体铸件上的应用。

申请号为201210182201.9公开了一种低铍弹性铜合金及其制备和加工方法，它的质量百分比组成为Be：0.2～0.4％，Ni：1.3～2.6％，其余为Cu，其制备方法由合金设计、熔铸、热轧、固溶处理、轧制变形及时效处理组成。

申请号为201210229118.2公开了一种新型高弹性低铍铜合金及其制备方法，该新型高弹性低铍铜合金的质量百分比组成为：Be：0.2～0.4％，Co：0.6～2.4％，Ni：0.2～0.4％，其余为Cu。制备方法包括熔炼、铣面、热轧、固溶处理、冷轧、一次时效、二次时效。

目前，制备铍铜合金生产技术主要采用中频感应炉熔炼，熔炼温度高达1250～1350℃，溶液吸气严重，导致其在铸造过程中铸件表面鼓胀，气孔缺陷严重，铸件报废率高的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中采用中频感应炉熔炼制备铍铜合金时熔炼温度过高引起铸件表面鼓胀，气孔缺陷严重，铸件报废率高的问题，提供一种铍铜合金及其制备方法，能够有效的解决其在铸造过程中铸件表面鼓胀，气孔缺陷严重，铸件报废率高的问题。

本发明提供一种铍铜合金及其制备方法，各化学成分按重量百分比为：Be 2.6～2.85％、Si 0.2～0.35％、Fe≤0.25％、Al≤0.15％、Pb≤0.01％，P≤0.007％，其余为Cu和不可避免的杂质。

本发明提供一种铍铜合金及其制备方法，作为优选方式，铍铜合金的原料为Be质量百分比为2.6～2.8％的铜合金。

本发明提供一种铍铜合金及其制备方法，作为优选方式，铍铜合金的金相组织为α固溶体和α+γ₂共析体组成的海岛结构。固溶体是指溶质原子溶入溶剂晶格中而仍保持溶剂类型的合金相，当Be原子替换晶格中的Cu原子形成α固溶体可明显提高合击的强度和硬度，同时仍能保证合金具有足够高的塑性和韧性；共析是指具有共析成分的单一母相在一定条件下分解生成两个或多个结构与成分不同的新相的过程。共析反应的产物是共析体，也是两相的机械混合物，α相是以铜为基的置换固溶体，具有良好的塑形，可以热变形，具有强烈的时效强化效应，γ₂相为以电子化合物CuBe为基的有序固溶体，低温稳定相，室温硬而脆。α+γ₂共析体以分散相位于α固溶体内，不仅能够保证合金具有足够高的塑性和韧性，同时能够给提高合金的强度和硬度，减少其在铸造过程中气孔的可能性。

本发明提供一种铍铜合金及其制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将样品勺、搅拌棒、原料、金属镁和溶剂在温度200～250℃预热，预热温度≥200℃，预热时间≥1h；

步骤2：将原料和覆盖剂进行烘烤，烘烤温度≥200℃，烘烤时间≥1h；

步骤3：在中频炉坩埚底部加入厚度为20～30mm的覆盖剂，预热至温度≥600℃；

步骤4：将原料加入中频炉，在400KW功率下预热20～40min，之后在1200KW功率下熔化，并使用搅拌棒进行搅拌；

步骤5：熔化开始后加入覆盖剂和溶剂；

步骤6：将中频炉温度调至1050～1100℃加热2～3min，加热过程中使用搅拌棒进行搅拌，出铜前加入金属镁；

步骤7：出炉浇注。

本发明提供一种铍铜合金及其制备方法，作为优选方式，步骤1和步骤5的溶剂为冰晶石。

本发明提供一种铍铜合金及其制备方法，作为优选方式，步骤2、步骤3和步骤5的覆盖剂为以下物质或其组合木炭、碳粉和硼砂。

本发明提供一种铍铜合金及其制备方法，作为优选方式，步骤4和步骤6的搅拌棒的材质为石墨。

本发明提供一种铍铜合金及其制备方法，作为优选方式，覆盖剂的用量为原料质量的0.5～0.7％。

本发明由于将铍铜合金制备成具有海岛结构的α固溶体和α+γ₂共析体结构，α+γ₂共析体以分散相位于α固溶体内，不仅能够保证合金具有足够高的塑性和韧性，同时能够给提高合金的强度和硬度，减少其在铸造过程中气孔的可能性。同时将中频炉的熔炼温度设置为1050～1100℃，能够有效避免因温度过高引起铸件表面鼓胀，气孔缺陷严重，铸件报废率高的问题。

附图说明

图1为铍铜合金相组织图。

附图标记：

1、α固溶体；2、α+γ₂共析体。

具体实施方式

实施例1

本发明提供一种铍铜合金及其制备方法，各化学成分按重量百分比为：Be 2.6～2.85％、Si 0.2～0.35％、Fe≤0.25％、Al≤0.15％、Pb≤0.01％，P≤0.007％，其余为Cu和不可避免的杂质。

原料为Be质量百分比为2.6～2.8％的铜合金。

制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将样品勺、搅拌棒、原料、金属镁和溶剂在温度200～250℃预热，预热温度≥200℃，预热时间≥1h；

步骤2：将原料和覆盖剂进行烘烤，烘烤温度≥200℃，烘烤时间≥1h；

步骤3：在中频炉坩埚底部加入厚度为20～30mm的覆盖剂，预热至温度≥600℃；

步骤4：将原料加入中频炉，在400KW功率下预热20～40min，之后在1200KW功率下熔化，并使用搅拌棒进行搅拌；

步骤5：熔化开始后加入覆盖剂和溶剂；

步骤6：将中频炉温度调至1050～1100℃加热2～3min，加热过程中使用搅拌棒进行搅拌，出铜前加入金属镁；

步骤7：出炉浇注。

本实施例制得的铍铜合金金相组织为α固溶体和α+γ₂共析体组成的海岛结构，如图1所示，α+γ₂共析体以分散相位于α固溶体内，不仅能够保证合金具有足够高的塑性和韧性，同时能够给提高合金的强度和硬度，减少其在铸造过程中气孔的可能性。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以作出的任何修改、变化或等效，都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种铍铜合金，其特征在于：各化学成分按重量百分比为：Be2.6～2.85％、Si 0.2～0.35％、Fe≤0.25％、Al≤0.15％、Pb≤0.01％，P≤0.007％，其余为Cu和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种铍铜合金，其特征在于：所述铍铜合金的原料为Be质量百分比为2.6～2.8％的铜合金。

3.根据权利要求2所述的一种铍铜合金，其特征在于：所述铍铜合金的金相组织为α固溶体和α+γ₂共析体组成的海岛结构。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种铍铜合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：将样品勺、搅拌棒、原料、金属镁和溶剂在温度200～250℃预热，预热温度≥200℃，预热时间≥1h；

步骤2：将原料和覆盖剂进行烘烤，烘烤温度≥200℃，烘烤时间≥1h；

步骤3：在中频炉坩埚底部加入厚度为20～30mm的覆盖剂，预热至温度≥600℃；

步骤4：将原料加入中频炉，在400KW功率下预热20～40min，之后在1200KW功率下熔化，并使用搅拌棒进行搅拌；

步骤5：熔化开始后加入覆盖剂和溶剂；

步骤6：将中频炉温度调至1050～1100℃加热2～3min，加热过程中使用搅拌棒进行搅拌，出铜前加入金属镁；

步骤7：出炉浇注。

5.根据权利要求4所述的一种铍铜合金的制备方法，其特征在于：步骤1和步骤5所述溶剂为冰晶石。

6.根据权利要求4所述的一种铍铜合金的制备方法，其特征在于：步骤2、步骤3和步骤5所述覆盖剂为以下物质或其组合

木炭、碳粉和硼砂。

7.根据权利要求4所述的一种铍铜合金的制备方法，其特征在于：步骤4和步骤6所述搅拌棒的材质为石墨。

8.根据权利要求4所述的一种铍铜合金的制备方法，其特征在于：步骤5所述覆盖剂的用量为原料质量的0.5～0.7％。