专利名称：一种二元铝青铜线材连续定向凝固制备方法
技术领域：
本发明属于有色金属新材料制备技术领域，特别是提供了一种二元铝青铜线材连续定向凝固制备方法。
背景技术：
二元铝青铜具有优异的物理、力学性能和耐蚀性能，在民用和军用工业中具有十分重要的作用[Callcut V A.Aluminum bronze for industrial use.Metals andMaterials，1989，5(3)128～132；徐建林，等.铝青铜合金的研究与应用进展.有色金属，2004，56(4)51～55]。但二元铝青铜在熔炼过程中吸气严重，铸造时由于体收缩率大造成缩孔倾向大，且高铝含量的二元铝青铜塑性加工性能差，致使铝青铜产品制备加工工序复杂、成材率低、成本高，严重制约了其进一步应用。
连续定向凝固技术[大野笃美，《日本金属学会会报》，1984，23(9)773]是定向凝固技术和连铸技术相结合而发展起来的一种近终形、短流程的材料制备技术，包括下拉法、水平连铸法或上引法[见刘兴军，辛平，谢建新等编，首届留日中国学者21世纪材料科学技术研讨会论文集(东京)，p.109～117，冶金工业出版社，2000.10]。它将传统连铸的冷却铸型改为加热铸型，在凝固金属和未凝固熔体中建立起沿拉坯方向的温度梯度，使其具备定向凝固条件，从而获得具有单向凝固的柱状晶甚至单晶组织的产品。另外，连续定向凝固技术可以获得表面光亮的铸造制品，并且大幅度提高材料的塑性加工性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二元铝青铜线材连续定向凝固制备方法，解决了常规制备二元铝青铜线材方法工艺复杂，产品质量与性能难以满足使用要求等问题，开发出一种二元铝青铜线材连续定向凝固制备方法，该方法工艺简单，可以制备φ20mm以下的线材。线材具有单晶组织或连续柱状晶组织，柱状晶直径在1～3mm之间。
本发明采用连续定向凝固方法制备出具有单晶组织或沿长度方向连续的柱状晶组织的铝青铜线材，工艺为将二元铝青铜铸锭或无氧铜和纯铝在1150～1300℃下熔化，连续定向凝固拉坯速度为1～200mm/min，冷却水量为100～1300L/h，冷却水温度为20～28℃，真空度为0.1～1Pa，制出直径5～20mm铝青铜线材。连续定向凝固方法可以是下拉法、水平连铸法或上引法。
本发明的优点在于1、采用连续定向凝固法制备二元铝青铜线材，其内部为单晶组织或沿线材长度方向连续的柱状晶组织，因而具有比相同外径的普通多晶线材具有更优秀的冷加工变形能力，力学性能和物理性能显著提高。
2、采用连续定向凝固制备二元铝青铜线材，其拉坯速度最大可以达到150～200mm/min，适合于批量工业生产。
具体实施例方式
实施例1直径为φ6mm的Cu-12wt％Al二元铝青铜线材。采用铜含量为99.9％的无氧铜和铝含量为99.9％的纯铝为原料，其中铝含量的质量分数为12％。首先将无氧铜和纯铝在1300℃下熔化，在冷却水量为1300L/h，冷却水温度为28℃，真空度为0.1Pa时，采用下拉法在连续定向凝固设备上以50mm/min的拉坯速度制备出φ6mm的线材。所制备的线材内部为单晶组织。
实施例2直径为φ6mm的Cu-7.3wt％Al二元铝青铜线材。采用铜含量为99.9％的无氧铜和铝含量为99.9％的纯铝为原料，其中铝含量的质量分数为7.3％。首先将无氧铜和纯铝在1250℃下熔化，在冷却水量为900L/h，冷却水温度为20℃，真空度为0.2Pa时，采用下拉法在连续定向凝固设备上以100mm/min的拉坯速度制备出φ6mm的线材。所制备的线材内部为连续柱状晶组织，柱状晶的直径为1～3mm左右。
对以上实施例连续定向凝固制备的二元铝青铜线材进行力学性能试验，在MTS材料试验机上测试，拉伸试样按照GB/T 228-2002标准加工(取比例系数为5.65)；采用测弹性波波速法进行二元铝青铜线材弹性模量的测量，测量仪器主要有TEK tronix 2430A DIGITAL OSCILLOSCOPE示波器以及一台计算机控制的声波发射和接受仪，测试试样为φ5mm×50mm的两端平整光洁的圆棒；导电性能测试所用的设备为HZ2522型数字灵敏微欧表(精度可达10-5Ω)，按照GB/T 3048.44-1994试验方法，测量导体的直流电阻，再由电阻值计算出相应的电导率。试验结果如表1所示。
表1
权利要求
1.一种二元铝青铜线材连续定向凝固制备方法，其特征在于采用连续定向凝固方法制备出具有单晶组织或沿长度方向连续的柱状晶组织的二元铝青铜线材，工艺为将二元铝青铜铸锭或无氧铜和纯铝在1150～1300℃下熔化，连续定向凝固拉坯速度为1～200mm/min，冷却水量为100～1300L/h，冷却水温度为20～28℃，真空度为0.1～1Pa，制出直径5～20mm铝青铜线材。
2.按照权利要求1所述的二元铝青铜线材连续定向凝固制备方法，其特征在于连续定向凝固方法采用下拉法、水平连铸法或上引法中的任何一种。
全文摘要
本发明提供一种二元铝青铜线材连续定向凝固制备方法，属于有色金属新材料制备技术领域。采用连续定向凝固方法制备出具有单晶组织或沿长度方向连续的柱状晶组织的二元铝青铜线材，工艺为将二元铝青铜铸锭或无氧铜和纯铝在1150～1300℃下熔化，连续定向凝固拉坯速度为1～200mm/min，冷却水量为100～1300L/h，冷却水温度为20～28℃，真空度为0.1～1Pa，制出直径5～20mm铝青铜线材。本发明的优点为采用连续定向凝固方法制备的具有连续柱状晶组织或单晶组织的二元铝青铜线材，其冷加工延伸变形能力优秀，力学性能和物理性能显著提高。
文档编号B22D11/00GK1792500SQ200610011120
公开日2006年6月28日 申请日期2006年1月6日 优先权日2006年1月6日
发明者刘雪峰, 谢建新, 季灯平, 余均武 申请人:北京科技大学