CN109666810B - 一种采用电磁搅拌工艺制备高强度、高延伸率铜合金棒材或铸件的方法 - Google Patents

一种采用电磁搅拌工艺制备高强度、高延伸率铜合金棒材或铸件的方法 Download PDF

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CN109666810B CN201811633243.3A CN201811633243A CN109666810B CN 109666810 B CN109666810 B CN 109666810B CN 201811633243 A CN201811633243 A CN 201811633243A CN 109666810 B CN109666810 B CN 109666810B
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Abstract

本发明公开了一种采用电磁搅拌工艺制备高强度、高延伸率铜合金棒材或铸件的方法，先向坩埚底部加入冰晶石和硼砂和小部分原材料，随后将剩余合金原料加入坩埚内，在温度1100‑1250℃条件下进行熔化，并在合金熔化过程中不断加入冰晶石和硼砂，直至合金全部熔化；最后，将炉温升至1250‑1400℃精炼10‑15min后进行搅拌，并静置3‑5min后扒渣，随后将金属液体充入壳型或保温模具内，在电磁搅拌器中进行单向或双向连续电磁搅拌直至合金凝固，制得铜合金棒材或铸件。本发明采用电磁搅拌工艺制备铜合金，不仅组织更加均匀细小、整体的耐腐蚀性，尤其抗晶间腐蚀性提高，且抗拉强度、耐磨性及延伸率等综合力学性能提高。

Description

一种采用电磁搅拌工艺制备高强度、高延伸率铜合金棒材或 铸件的方法
技术领域
本发明属于铜合金制备领域，尤其涉及一种采用电磁搅拌工艺制备高强度、高延伸率铜合金棒材或铸件的方法。
背景技术
铜合金因具有耐蚀、耐磨及传导性能在工程领域被广泛用于铸造泵阀体、螺旋桨、轴套轴瓦、接线金具等零部件，随着工程设备设计优化和综合性能的提升，制造业对铜合金铸件的性能要求也随之提高，如提高泵阀体的耐压指标、螺旋桨的断裂强度、轴套轴瓦的耐磨性和接线金具的传导性等，而传统铜合金铸件本体性能指标仅有单铸合金试样性能的40-60％水平，也就是传统的熔铸工艺并没有充分发挥铜合金材料的性能优势，从而造成大量铜合金零部件在工程服役环境下提前失效，严重影响了工程设备的安全运行。
因此，现亟需一种能制备高强度、高延伸率铜合金棒材或铸件的有效方法
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种采用电磁搅拌工艺制备高强度、高延伸率的铜合金棒材或铸件的方法。
技术方案：本发明采用电磁搅拌工艺制备高强度、高延伸率铜合金棒材或铸件的方法，包括如下步骤：
(1)按铜合金组分含量配制原材料；
(2)向坩埚底部先加入部分覆盖剂以及尺寸不大于40mm×40mm×10mm的小部分原材料，该小部分原材料占原材料总量的3-8％，随后加入剩余的原材料，在温度1100-1250℃条件下进行熔化，并在合金熔化过程中不断加入覆盖剂，直至合金全部熔化；其中，覆盖剂总加入量为原材料重量的3-5％；
(3)将炉温升至1250-1400℃精炼10-15min后进行搅拌，再静置3-5min进行扒渣，随后将金属液体充入壳型或保温模具内，在电磁搅拌器中以频率5-50Hz、电流100-500A进行单向或双向连续电磁搅拌直至合金凝固，制得铜合金棒材或铸件。
本发明通过采用电磁搅拌工艺制备铜合金，电磁搅拌能够在铜合金降温凝固过程中施加电磁场进行搅拌以制备半固态浆料，同时由于洛伦兹力促使铜合金金属熔液运动，以减少柱状晶增加等轴晶率，使其铸态组织得到改善，进而获得综合力学性能优越，耐蚀性、耐磨性佳的铜合金棒材或铸件。
进一步说，本发明的铜合金可为铜锰合金、铜铝合金或铜镍合金。其中，铜锰合金的组分包括：Al 7.0-8.5％、Mn 11.5-14.0％、Fe 2.5-4.0％、Ni 1.8-2.5％、Zn 0.1-0.3％、Cr 0.08-0.2％及余量铜和不可避免的杂质。铜铝合金的组分包括：Al 8.5-9.5％、Mn 1.5-3.0％、Fe 3.5-4.5％、Ni 4.0-5.0％、Zn 0.1-0.3％、Cr 0.08-0.2％及余量铜和不可避免的杂质。铜镍合金的组分包括：Ni 14-16％、Sn 8.0-10％、Mn 0.5-1.5％、B 0.03-0.15％及余量铜和不可避免的杂质。
本发明通过对铜锰合金、铜铝合金或铜镍合金采用电磁搅拌工艺制备，进而制得的铜锰合金、铜铝合金或铜镍合金不仅抗拉强度、延伸率等综合力学性能提高，且耐腐蚀性能及耐磨性能提高。其中，对于在铜锰合金而言，原料中通过添加Zn和Cr，添加Zn能对铜熔体进行脱氧处理，同时Zn降低液体金属的粘性有利于电磁搅拌，而原料中通过加入Cr能够提高合金的强度和耐蚀性，同时Cr为磁场敏感元素，能够提升磁场搅拌的效率；对于在铜铝合金而言，原料中通过添加Zn和Cr，添加Zn能对铜熔体进行脱氧处理，同时Zn降低液体金属的粘性有利于电磁搅拌；原料中通过加入Cr能够提高合金的强度和耐蚀性，同时Cr为磁场敏感元素，提升磁场搅拌的效率；对于铜镍合金，原料中通过添加Mn和B，添加Mn能缓解合金中Sn偏析，同时Mn增加液态金属的流动性有利于电磁搅拌的进行；原料中通过加入B能缓解合金中Sn偏析和细化晶粒，同时B在金属熔体中形成的高熔点陶瓷相形核，提升磁场搅拌的效果。
再进一步说，覆盖剂由质量比为2-6:4-8的冰晶石和硼砂组成，其中，向坩埚底部先加入部分覆盖剂，其质量与小部分原材料的质量比为0.2-0.4:1。随后不断加入覆盖剂时，每次加入的量与原材料的质量比为0.02-0.04:1。
更进一步说，本发明制备铜锰合金时，先向坩埚底部先加入部分覆盖剂以及尺寸不大于40mm×40mm×10mm的小部分原材料，该小部分原材料占原材料总量的3-8％，随后加入剩余的原材料，在温度1100-1200℃条件下进行熔化，并在合金熔化过程中不断加入覆盖剂，直至合金全部熔化；其中，覆盖剂总加入量为原材料重量的3-5％；将炉温升至1250-1300℃精炼10-15min后进行搅拌，再静置3-5min进行扒渣，随后将金属液体充入壳型或保温模具内，在电磁搅拌器中以频率5-50Hz、电流100-300A进行单向或双向连续电磁搅拌直至合金凝固，制得铜合金棒材或铸件。
本发明制备铜铝合金时，先向坩埚底部先加入部分覆盖剂以及尺寸不大于40mm×40mm×10mm的小部分原材料，该小部分原材料占原材料总量的3-8％，随后加入剩余的原材料，在温度1100-1200℃条件下进行熔化，并在合金熔化过程中不断加入覆盖剂，直至合金全部熔化；其中，覆盖剂总加入量为原材料重量的3-5％；将炉温升至1300-1400℃精炼10-15min后进行搅拌，再静置3-5min进行扒渣，随后将金属液体充入壳型或保温模具内，在电磁搅拌器中以频率5-50Hz、电流150-400A进行单向或双向连续电磁搅拌直至合金凝固，制得铜合金棒材或铸件。
本发明制备铜镍合金时，先向坩埚底部先加入部分覆盖剂以及尺寸不大于40mm×40mm×10mm的小部分原材料，该小部分原材料占原材料总量的3-8％，随后加入剩余的原材料，在温度1100-1250℃条件下进行熔化，并在合金熔化过程中不断加入覆盖剂，直至合金全部熔化；其中，覆盖剂总加入量为原材料重量的3-5％；将炉温升至1250-1350℃精炼10-15min后进行搅拌，再静置3-5min进行扒渣，随后将金属液体充入壳型或保温模具内，在电磁搅拌器中以频率5-50Hz、电流250-500A进行单向或双向连续电磁搅拌直至合金凝固，制得铜合金棒材或铸件。
有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点为：通过采用电磁搅拌工艺制备铜合金，不仅组织更加均匀细小、整体的耐腐蚀性，尤其抗晶间腐蚀性提高，且抗拉强度、耐磨性及延伸率等综合力学性能提高，能够满足现在工业应用对铜合金的需求。
附图说明
图1为采用现有的冶炼方法熔炼的铜锰合金的金相图；
图2为本发明制备的铜锰合金的金相图；
图3为采用现有的冶炼方法熔炼的铜铝合金的金相图；
图4为本发明制备的铜铝合金的金相图；
图5为采用现有的冶炼方法熔炼的铜镍合金的金相图；
图6为本发明制备的铜镍合金的金相图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
实施例1铜锰合金
本发明采用电磁搅拌工艺制备高强度、高延伸率铜锰合金的方法，包括如下步骤：
(1)按照铜锰合金组分配制原材料；
(2)向坩埚底部加入部分覆盖剂(质量比为2:3的冰晶石和硼砂混合物)和尺寸不大于40mm×40mm×10mm的小部分原材料，随后加入剩余的原材料，在温度1200℃条件下进行熔化，并在合金熔化过程中不断加入覆盖剂，直至合金全部熔化；其中，先加入的部分覆盖剂与小部分原材料的质量比为0.2:1，小部分原材料占原材料总量的5％，覆盖剂总加入量为原材料重量的5％，不断加入覆盖剂时每次加入的量与原材料的质量比为0.03:1；
(3)将炉温升至1280℃精炼12min后进行搅拌，并静置5min后扒渣，然后将金属液体充入壳型或保温模具内，在电磁搅拌器中以频率10Hz、电流150A条件下进行单向连续电磁搅拌直至合金凝固，制得铜锰合金棒材或铸件。
将该实施例制备的铜锰合金进行成分检测，获得的结果如下表1所示。
表1铜锰合金组分含量(％)
Figure GDA0001990518760000041
对比例1
采用现有的中频感应熔炼方法制备铜锰合金，具体包括如下步骤：
(1)在氧化镁炉衬的中频感应炉中加入合金原材料和氟铝酸钠；
(2)通电加热使合金材料熔化并手工搅拌至均匀；
(3)在1300℃保温、精炼20min、然后扒渣、浇注到砂模中凝固成形。
对比例2
采用现有的工频感应熔炼方法制备铜锰合金，具体包括如下步骤：
(1)在镁砂炉衬的工频感应炉中加入合金原材料和硼砂；
(2)通电加热使合金材料熔化并手工搅拌至均匀；
(3)在1280℃保温、精炼15min、然后扒渣、浇注到砂模中凝固成形。
对比例3
采用现有的反射炉熔炼方法制备铜锰合金，具体包括如下步骤：
(1)在高铝砖炉衬的反射炉中加入铜锰母合金锭及冰晶石和硼砂的混合物；
(2)通过燃烧天然气加热熔化母合金锭并手工搅拌至均匀；
(3)在1250℃保温、精炼30min、然后扒渣、浇注到砂模中凝固成形。
将该实施例1及对比例1-3制备的铜锰合金进行性能检测，获得的结果如下表2所示。对比例1至对比例3为现有的熔铸工艺，其制备的铜锰合金的组织基本相同。将实施例1与上述现有的熔铸工艺制备的铜锰合金进行结构表征，获得的结果如图1及图2所示。
表2实施例1及对比例1-3制备的铜锰合金的性能
Figure GDA0001990518760000051
通过表2可知，本发明制备的铜锰合金不仅抗拉强度提升、延伸率提高，且腐蚀性能明显提高。且结合图1及图2可知，现有熔铸工艺制备的铜锰合金显微组织是粗大枝状晶，而本发明制备的铜锰合金显微组织中枝状晶更加细小、呈菊花状钉扎于基体，合金材料的耐蚀性、耐磨性和强度指标有显著提升。
实施例2铜铝合金
本发明采用电磁搅拌工艺制备高强度、高延伸率铜铝合金的方法，包括如下步骤：
(1)按照铜铝合金组分配制原材料；
(2)向坩埚底部加入部分覆盖剂(质量比为3:7的冰晶石和硼砂混合物)和尺寸不大于40mm×40mm×10mm的小部分原材料，随后加入剩余的原材料，在温度1200℃条件下进行熔化，并在合金熔化过程中不断加入覆盖剂，直至合金全部熔化；其中，先加入的部分覆盖剂与小部分原材料的质量比为0.3:1，小部分原材料占原材料总量的5％，覆盖剂总加入量为原材料重量的5％，不断加入覆盖剂时每次加入的量与原材料的质量比为0.03:1；
(3)将炉温升至1350℃精炼15min后进行搅拌，并静置5min后扒渣，然后将金属液体充入壳型或保温模具内，在电磁搅拌器中以频率5Hz、电流250A条件下进行单向连续电磁搅拌直至合金凝固，制得铜锰合金棒材或铸件。
将该实施例制备的铜铝合金进行成分检测，获得的结果如下表3所示。
表3铜铝合金组分含量(％)
Figure GDA0001990518760000061
对比例4
采用现有的中频感应熔炼方法制备铜铝合金，具体包括如下步骤：
(1)在氧化镁炉衬的中频感应炉中加入合金原材料和氟铝酸钠；
(2)通电加热使合金材料熔化并手工搅拌至均匀；
(3)在1400℃保温、精炼18min、然后扒渣、浇注到砂模中凝固成形。
对比例5
采用现有的工频感应熔炼方法制备铜铝合金，具体包括如下步骤：
(1)在镁砂炉衬的工频感应炉中加入合金原材料和硼砂；
(2)通电加热使合金材料熔化并手工搅拌至均匀；
(3)在1380℃保温、精炼12min、然后扒渣、浇注到砂模中凝固成形。
对比例6
采用现有的反射炉熔炼方法制备铜铝合金，具体包括如下步骤：
(1)在高铝砖炉衬的反射炉中加入铜铝母合金锭及冰晶石和硼砂的混合物；
(2)通过燃烧天然气加热熔化母合金锭并手工搅拌至均匀；
(3)在1300℃保温、精炼40min、然后扒渣、浇注到砂模中凝固成形。
将该实施例2及对比例4-6制备的铜铝合金进行性能检测，获得的结果如下表4所示。对比例1至对比例3为现有的熔铸工艺，其制备的铜铝合金的组织基本相同。将实施例2与上述现有的熔铸工艺制备的铜铝合金进行结构表征，获得的结果如图3及图4所示。
表4实施例2及对比例4-6制备的铜铝合金的性能
Figure GDA0001990518760000071
通过表4可知，本发明制备的铜铝合金不仅抗拉强度提升、延伸率提高，且腐蚀性能明显提高。且结合图3及图4可知，现有熔铸工艺制备的铜铝合金显微组织是粗大枝状晶，而本发明制备的铜铝合金显微组织是等轴晶、且细小均匀，呈有序排列，合金材料的导强度、耐蚀性和耐磨性指标有显著提升。
实施例3铜镍合金
本发明采用电磁搅拌工艺制备高强度、高延伸率铜镍合金的方法，包括如下步骤：
(1)按照铜镍合金组分配制原材料；
(2)向坩埚底部加入部分覆盖剂(质量比为3:7的冰晶石和硼砂混合物)和尺寸不大于40mm×40mm×10mm的小部分原材料，随后加入剩余的原材料，在温度1200℃条件下进行熔化，并在合金熔化过程中不断加入覆盖剂，直至合金全部熔化；其中，先加入的部分覆盖剂与小部分原材料的质量比为0.3:1，小部分原材料占原材料总量的5％，覆盖剂总加入量为原材料重量的5％，不断加入覆盖剂时每次加入的量与原材料的质量比为0.03:1；
(3)将炉温升至1320℃精炼22min后进行搅拌，并静置6min后扒渣，然后将金属液体充入壳型或保温模具内，在电磁搅拌器中以频率15Hz、电流400A条件下进行单向连续电磁搅拌直至合金凝固，制得铜锰合金棒材或铸件。
将该实施例制备的铜镍合金进行成分检测，获得的结果如下表5所示。
表5铜镍合金组分含量(％)
Figure GDA0001990518760000081
对比例7
采用真空感应熔炼方法制备铜镍合金，具体包括如下步骤：
(1)在氧化铝坩埚的中频感应炉中加入合金原材料、并抽真空至5000Pa；
(2)通电加热使合金材料熔化并抽真空至50Pa；
(3)在1300℃保温、精炼20min、然后倾炉浇注到模具中凝固成形。
对比例8
采用真空非自耗电弧炉熔炼方法制备铜镍合金，具体包括如下步骤：
(1)在水冷坩埚中中加入合金原材料、并抽真空至50Pa；
(2)通电利用电极短路电弧加热使合金材料熔化并用电弧棒反复搅拌；
(3)在1300℃保温静置3min、然后断电在水冷坩埚中凝固成形。
对比例9
采用高温电阻炉熔炼方法制备铜镍合金，具体包括如下步骤：
(1)在氧化镁坩埚中加入合金原材料并置于高温炉内、抽真空至50Pa；
(2)通电加热使合金材料熔化并在1300℃保温20min；
(3)断电后随炉冷却在坩埚中成形。
将该实施例3及对比例7-9制备的铜镍合金进行性能检测，获得的结果如下表6所示。对比例1至对比例3为现有的熔铸工艺，其制备的铜镍合金的组织基本相同。将实施例3与上述现有的熔铸工艺制备的铜镍合金进行结构表征，获得的结果如图5及图6所示。
表6实施例3及对比例7-9制备的铜镍合金的性能
Figure GDA0001990518760000091
通过表6可知，本发明制备的铜镍合金不仅抗拉强度提升、延伸率提高，且腐蚀性能明显提高。且结合图5及图6可知，现有熔铸工艺制备的铜镍合金显微组织是枝状晶、晶界模糊、成分不均匀，而本发明制备的铜镍合金显微组织细小均匀，基体呈等轴状、且有序分布，合金材料的耐蚀性和强度指标有显著提升。
实施例4铜锰合金
本发明采用电磁搅拌工艺制备高强度、高延伸率铜锰合金的方法，包括如下步骤：
(1)按照铜锰合金组分配制原材料；
(2)向坩埚底部加入部分覆盖剂(质量比为1:2的冰晶石和硼砂混合物)和尺寸不大于40mm×40mm×10mm的小部分原材料，随后加入剩余的原材料，在温度1100℃条件下进行熔化，并在合金熔化过程中不断加入覆盖剂，直至合金全部熔化；其中，先加入的部分覆盖剂与小部分原材料的质量比为0.3:1，小部分原材料占原材料总量的8％，覆盖剂总加入量为原材料重量的4％，不断加入覆盖剂时每次加入的量与原材料的质量比为0.02:1；
(3)将炉温升至1300℃精炼10min后进行搅拌，并静置4min后扒渣，然后将金属液体充入壳型或保温模具内，在电磁搅拌器中以频率5Hz、电流250A条件下进行单向连续电磁搅拌直至合金凝固，制得铜锰合金棒材或铸件。
将该实施例制备的铜锰合金进行成分检测，获得的结果如下表7所示。
表7铜锰合金组分含量(％)
Figure GDA0001990518760000092
实施例5铜锰合金
本发明采用电磁搅拌工艺制备高强度、高延伸率铜锰合金的方法，包括如下步骤：
(1)按照铜锰合金组分配制原材料；
(2)向坩埚底部加入部分覆盖剂(质量比为3:4的冰晶石和硼砂混合物)和尺寸不大于40mm×40mm×10mm的小部分原材料，随后加入剩余的原材料，在温度1150℃条件下进行熔化，并在合金熔化过程中不断加入覆盖剂，直至合金全部熔化；其中，先加入的部分覆盖剂与小部分原材料的质量比为0.4:1，小部分原材料占原材料总量的3％，覆盖剂总加入量为原材料重量的3％，不断加入覆盖剂时每次加入的量与原材料的质量比为0.04:1；
(3)将炉温升至1250℃精炼10min后进行搅拌，并静置3min后扒渣，然后将金属液体充入壳型或保温模具内，在电磁搅拌器中以频率50Hz、电流300A条件下进行单向连续电磁搅拌直至合金凝固，制得铜锰合金棒材或铸件。
将该实施例制备的铜锰合金进行成分检测，获得的结果如下表8所示。
表8铜锰合金组分含量(％)
Figure GDA0001990518760000101
实施例6铜铝合金
本发明采用电磁搅拌工艺制备高强度、高延伸率铜铝合金的方法，包括如下步骤：
(1)按照铜铝合金组分配制原材料；
(2)向坩埚底部加入部分覆盖剂(质量比为1:2的冰晶石和硼砂混合物)和尺寸不大于40mm×40mm×10mm的小部分原材料，随后加入剩余的原材料，在温度1100℃条件下进行熔化，并在合金熔化过程中不断加入覆盖剂，直至合金全部熔化；其中，先加入的部分覆盖剂与小部分原材料的质量比为0.3:1，小部分原材料占原材料总量的8％，覆盖剂总加入量为原材料重量的4％，不断加入覆盖剂时每次加入的量与原材料的质量比为0.02:1；
(3)将炉温升至1300℃精炼15min后进行搅拌，并静置3min后扒渣，然后将金属液体充入壳型或保温模具内，在电磁搅拌器中以频率5Hz、电流150A条件下进行单向连续电磁搅拌直至合金凝固，制得铜铝合金棒材或铸件。
将该实施例制备的铜铝合金进行成分检测，获得的结果如下表9所示。
表9铜铝合金组分含量(％)
Figure GDA0001990518760000111
实施例7铜铝合金
本发明采用电磁搅拌工艺制备高强度、高延伸率铜锰合金的方法，包括如下步骤：
(1)按照铜锰合金组分配制原材料；
(2)向坩埚底部加入部分覆盖剂(质量比为3:4的冰晶石和硼砂混合物)和尺寸不大于40mm×40mm×10mm的小部分原材料，随后加入剩余的原材料，在温度1200℃条件下进行熔化，并在合金熔化过程中不断加入覆盖剂，直至合金全部熔化；其中，先加入的部分覆盖剂与小部分原材料的质量比为0.4:1，小部分原材料占原材料总量的3％，覆盖剂总加入量为原材料重量的3％，不断加入覆盖剂时每次加入的量与原材料的质量比为0.04:1；
(3)将炉温升至1400℃精炼10min后进行搅拌，并静置5min后扒渣，然后将金属液体充入壳型或保温模具内，在电磁搅拌器中以频率50Hz、电流400A条件下进行单向连续电磁搅拌直至合金凝固，制得铜锰合金棒材或铸件。
将该实施例制备的铜锰合金进行成分检测，获得的结果如下表10所示。
表10铜锰合金组分含量(％)
Figure GDA0001990518760000112
实施例8铜镍合金
本发明采用电磁搅拌工艺制备高强度、高延伸率铜镍合金的方法，包括如下步骤：
(1)按照铜镍合金组分配制原材料；
(2)向坩埚底部加入部分覆盖剂(质量比为1:2的冰晶石和硼砂混合物)和尺寸不大于40mm×40mm×10mm的小部分原材料，随后加入剩余的原材料，在温度1100℃条件下进行熔化，并在合金熔化过程中不断加入覆盖剂，直至合金全部熔化；其中，先加入的部分覆盖剂与小部分原材料的质量比为0.3:1，小部分原材料占原材料总量的8％，覆盖剂总加入量为原材料重量的4％，不断加入覆盖剂时每次加入的量与原材料的质量比为0.02:1；
(3)将炉温升至1250℃精炼15min后进行搅拌，并静置3min后扒渣，然后将金属液体充入壳型或保温模具内，在电磁搅拌器中以频率5Hz、电流250A条件下进行单向连续电磁搅拌直至合金凝固，制得铜铝合金棒材或铸件。
将该实施例制备的铜镍合金进行成分检测，获得的结果如下表11所示。
表11铜镍合金组分含量(％)
Figure GDA0001990518760000121
实施例9铜镍合金
本发明采用电磁搅拌工艺制备高强度、高延伸率铜镍合金的方法，包括如下步骤：
(1)按照铜镍合金组分配制原材料；
(2)向坩埚底部加入部分覆盖剂(质量比为3:4的冰晶石和硼砂混合物)和尺寸不大于40mm×40mm×10mm的小部分原材料，随后加入剩余的原材料，在温度1250℃条件下进行熔化，并在合金熔化过程中不断加入覆盖剂，直至合金全部熔化；其中，先加入的部分覆盖剂与小部分原材料的质量比为0.4:1，小部分原材料占原材料总量的3％，覆盖剂总加入量为原材料重量的3％，不断加入覆盖剂时每次加入的量与原材料的质量比为0.04:1；
(3)将炉温升至1350℃精炼10min后进行搅拌，并静置5min后扒渣，然后将金属液体充入壳型或保温模具内，在电磁搅拌器中以频率50Hz、电流500A条件下进行单向连续电磁搅拌直至合金凝固，制得铜锰合金棒材或铸件。
将该实施例制备的铜镍合金进行成分检测，获得的结果如下表12所示。
表12铜镍合金组分含量(％)
Figure GDA0001990518760000131

Claims (6)

1.一种采用电磁搅拌工艺制备高强度、高延伸率铜合金棒材或铸件的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)按铜锰合金、铜铝合金或铜镍合金组分含量配制原材料；其中，铜锰合金的组分包括：Al 7.0-8.5％、Mn 11.5-14.0％、Fe 2.5-4.0％、Ni 1.8-2.5％、Zn 0.1-0.3％、Cr0.08-0.2％及余量铜和不可避免的杂质；铜铝合金的组分包括：Al 8.5-9.5％、Mn 1.5-3.0％、Fe 3.5-4.5％、Ni 4.0-5.0％、Zn 0.1-0.3％、Cr 0.08-0.2％及余量铜和不可避免的杂质；铜镍合金的组分包括：Ni 14-16％、Sn 8.0-10％、Mn 0.5-1.5％、B 0.03-0.15％及余量铜和不可避免的杂质；
(2)向坩埚底部先加入部分覆盖剂以及尺寸不大于40mm×40mm×10mm的小部分原材料，该小部分原材料占原材料总量的3-8％，随后加入剩余的原材料，在温度1100-1250℃条件下进行熔化，并在合金熔化过程中不断加入覆盖剂，直至合金全部熔化；其中，覆盖剂总加入量为原材料重量的3-5％；
(3)将炉温升至1250-1400℃精炼10-15min后进行搅拌，再静置3-5min进行扒渣，随后将金属液体充入壳型或保温模具内，在电磁搅拌器中以频率5-50Hz、电流100-500A进行单向或双向连续电磁搅拌直至合金凝固，制得铜合金棒材或铸件。
2.根据权利要求1所述的采用电磁搅拌工艺制备高强度、高延伸率铜合金棒材或铸件的方法，其特征在于：所述覆盖剂由质量比为2-6:4-8的冰晶石和硼砂组成，其中，向坩埚底部先加入部分覆盖剂，其质量与小部分原材料的质量比为0.2-0.4:1。
3.根据权利要求1所述的采用电磁搅拌工艺制备高强度、高延伸率铜合金棒材或铸件的方法，其特征在于：所述不断加入覆盖剂时，每次加入的量与原材料的质量比为0.02-0.04:1。
4.根据权利要求1所述的采用电磁搅拌工艺制备高强度、高延伸率铜合金棒材或铸件的方法，其特征在于：制备所述铜锰合金时，先向坩埚底部先加入部分覆盖剂以及尺寸不大于40mm×40mm×10mm的小部分原材料，该小部分原材料占原材料总量的3-8％，随后加入剩余的原材料，在温度1100-1200℃条件下进行熔化，并在合金熔化过程中不断加入覆盖剂，直至合金全部熔化；其中，覆盖剂总加入量为原材料重量的3-5％；将炉温升至1250-1300℃精炼10-15min后进行搅拌，再静置3-5min进行扒渣，随后将金属液体充入壳型或保温模具内，在电磁搅拌器中以频率5-50Hz、电流100-300A进行单向或双向连续电磁搅拌直至合金凝固，制得铜合金棒材或铸件。
5.根据权利要求1所述的采用电磁搅拌工艺制备高强度、高延伸率铜合金棒材或铸件的方法，其特征在于：制备所述铜铝合金时，先向坩埚底部先加入部分覆盖剂以及尺寸不大于40mm×40mm×10mm的小部分原材料，该小部分原材料占原材料总量的3-8％，随后加入剩余的原材料，在温度1100-1200℃条件下进行熔化，并在合金熔化过程中不断加入覆盖剂，直至合金全部熔化；其中，覆盖剂总加入量为原材料重量的3-5％；将炉温升至1300-1400℃精炼10-15min后进行搅拌，再静置3-5min进行扒渣，随后将金属液体充入壳型或保温模具内，在电磁搅拌器中以频率5-50Hz、电流150-400A进行单向或双向连续电磁搅拌直至合金凝固，制得铜合金棒材或铸件。
6.根据权利要求1所述的采用电磁搅拌工艺制备高强度、高延伸率铜合金棒材或铸件的方法，其特征在于：制备所述铜镍合金时，先向坩埚底部先加入部分覆盖剂以及尺寸不大于40mm×40mm×10mm的小部分原材料，该小部分原材料占原材料总量的3-8％，随后加入剩余的原材料，在温度1100-1250℃条件下进行熔化，并在合金熔化过程中不断加入覆盖剂，直至合金全部熔化；其中，覆盖剂总加入量为原材料重量的3-5％；将炉温升至1250-1350℃精炼10-15min后进行搅拌，再静置3-5min进行扒渣，随后将金属液体充入壳型或保温模具内，在电磁搅拌器中以频率5-50Hz、电流250-500A进行单向或双向连续电磁搅拌直至合金凝固，制得铜合金棒材或铸件。
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