专利名称：一种新型巴氏合金材料的制作方法
一种新型巴氏合金材料
技术领域：
本发明涉及用于核电机组的巴氏合金材料。
技术背景核发电的应用已越来越广泛，目前我国也建有多个核电站，核电站的核电机组 的运行对发电来讲至关重要，核电机组的材料要符合较高的要求才能满足机组的正常运 行，特别是核电机组的材料的熔点、机械强度、耐热性及硬度等特性对机组的运行具有 很大的影响。目前，1000MW超超临界机组的合金的临界软化点在112°C，合金软化点就是合 金在达到这个温度时失去了应有的硬度，也就是说到达这个温度后硬度值急剧下降，无 法承载机组的正常运行的温度。
发明内容本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的问题，提出一种用于核电机组的 巴氏合金材料，能够提高熔点、机械强度及临界软化点，保证核电机组的正常运行，并 延长核电机组的使用寿命。为实现上述目的，本发明专利提出了一种用于核电机组的巴氏合金材料，包括 以下组分且各组分质量百分比为Sn: 78 83%，Sb: 11 13%，Cu: 5.5-6.5%, Zn 0.5 ~ 0.7%, Ag 0.05 ~ 0.15%, Ni 0.01 ~ 0.06%, Pb 0.01 ~ 0.06%, As: 0.01 0.06%， Bi 0.01 ~ 0.06 %, Cd 0.003 0.03 %， Fe 0.01 0.03 %， Al: 0.001 0.01%。作为优选，各组分质量百分比为Sn: 81.351%, Sb: 11.67%, Cu: 6.12%, Zn: 0.565%, Ag: 0.078%, Ni: 0.052%, Pb: 0.028%, As: 0.039%, Bi: 0.053%, Cd: 0.025%, Fe: 0.015%, Al: 0.004%。作为优选，各组分质量百分比为Sn: 80.768%, Sb: 12.44%, Cu: 5.83%, Zn: 0.634%, Ag: 0.135%, Ni: 0.035%, Pb: 0.052%, As: 0.046%, Bi: 0.021%, Cd: 0.005%, Fe: 0.027%, Al: 0.007%。作为优选，各组分质量百分比为Sn: 80.876%, Sb: 11.89%, Cu: 6.25%, Zn: 0.671%, Ag: 0.119%, Ni: 0.035%, Pb: 0.054%, As: 0.046%, Bi: 0.028%, Cd: 0.005%, Fe: 0.022%, Al: 0.004%。本发明专利的有益效果本发明提高了巴氏合金的熔点，令合金共晶层得以稳 定和固化，提高了巴氏合金的机械强度，提高了合金的临界软化点，能够有效抑制冷却 油的温升，提高了巴氏合金的硬度，在机组的起动阶段有效地避免合金层在半干摩擦的 工况下烧瓦。本发明材料可广泛应用于核电机组，能够保证核电机组的正常运行，并延 长核电机组的使用寿命。具体实施方式
实施例一用于核电机组的巴氏合金 材料，包括以下组分且各组分质量百分比为Sn: 81.351%, Sb: 11.67%, Cu: 6.12%, Zn: 0.565%, Ag: 0.078%, Ni: 0.052%, Pb: 0.028%, As 0.039%, Bi 0.053%, Cd 0.025%, Fe 0.015%, Al: 0.004%。该
配方在上海汽轮机有限公司1000MW核电机组轴承上进行了试用，效果良好。合金成份中加入了 Ag，银能较大地提高合金的熔点，选择合适的熔点温度，使 得以锡(Sn)为基础材料的巴氏合金被加热至适合的共晶温度时，银元素渗透到锡基合金 层中，使得巴氏合金层成份得以改变并提高了合金的熔点，令合金共晶层得以稳定和固 化。在合金成份中加入银(Ag)，银(Ag)使得合金的熔点提高，但同样银的加入使得熔 化合金时的温度相应改变，由于巴氏合金中的其他成分中有低熔点元素，温度的提高也 使得这些元素的成分得到了烧损，破坏了巴氏合金金相组织中的ε相和β相，使得合 金金相出现了严重的偏析，失去了轴瓦巴氏合金表面通过形成油膜层，并达到具有刚性 层流承载转子和支持其运转的作用。合金成份中加入了镍(Ni)，金属镍(Ni)元素的描述硬而柔韧的银白色金属 加入镍，可以提高巴氏合金的机械强度。以钢为例，如钢中含镍量从2.94%增加到了 7.04%时，抗拉强度便由52.2Kg/mm2增加到72.8Kg/mm2。镍的加入也可以使得滑动轴 承的承载能力、承受冲击和往复负荷的能力得到较大得高。加入镍，可以提高巴氏合金 的机械强度，但同样的的最大加入量的控制是最关键的，它是高熔点和具磁性的材料， 必须严格控制其最高含量，因为作为跟转子接触的直接表面，其最高磁通量是有严格要 求的，第二它的熔点相对较高，过量的元素会延长熔化合金时间，同时也会烧损其他元 素成份。Sb的含量提高了 1%，锑是电和热的不良导体，在常温下不易氧化，有抗腐蚀 性能，所以增加锑可以使得轴承的耐热性得到提高，能提高合金的临界软化点，有效抑 制流经轴承油膜层的冷却油的温升。同时，锑在合金中的主要作用是增加硬度，常被称 为金属或合金的硬化剂。在金属中加入比例不等的锑后，金属的硬度就会加大，这样可 以在机组的起动阶段有效地避免合金层在半干摩擦的工况下烧瓦。该种合金的浇铸温度在520°C，临界软化点达到了 195°C，而国内目前所用的 普通发电机组、超超临界发电机组和1000MW核电机组轴承的巴氏合金的临界软化点在 112°C，合金软化点就是合金在达到这个温度时失去了应有的硬度，也就是说到达这个温 度后硬度值急剧下降，无法承载机组的正常运行的温度。合金软化点的测试用离心浇铸做好一个轴承浇铸试件，切下 50mmX50mmX50mm合金块四块，在一个炉温均勻性一致的箱式电炉里从70°C时开始 加热，100°C以下时每升温5°C间隔10分钟取出用布氏硬度计测试其表面硬度，当大于 100°C时，每升温2°C间隔10分钟取出用布氏硬度计测试其表面硬度，以四块为一组，当 加热后硬度与室温时的硬度相比急剧下降时，当HB下降大于5时，一般就认为软化点在 这个温度出现。实施例二用于核电机组的巴氏合金材料，包括以下组分且各组分质量百分比为Sn:80.768%, Sb: 12.44%, Cu: 5.83%, Zn: 0.634%, Ag: 0.135%, Ni: 0.035%, Pb: 0.052%, As: 0.046%, Bi: 0.021%, Cd: 0.005%, Fe: 0.027%, Al: 0.007%。该
配方在东方汽轮机有限公司1000MW核电机组轴承上进行了试用，效果良好。实施例三用于核电机组的巴氏合金材料，包括以下组分且各组分质量百分比为Sn: 80.876%, Sb: 11.89%, Cu: 6.25%, Zn: 0.671%, Ag: 0.119%, Ni: 0.035%, Pb: 0.054%, As 0.046%, Bi 0.028%, Cd 0.005%, Fe 0.022%, Al: 0.004%。该
配方在哈尔滨汽轮机股份有限公司1000MW核电机组轴承上进行了试用，效果良好。上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换 后的方案均属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种用于核电机组的巴氏合金材料，其特征在于包括以下组分且各组分质量百分比为Sn78—83％， Sb11一13％， Cu5。5—6。5％， Zno。5一o。7％， Ag0。05—0。15％，Ni0。0l一0。06％，Pb0。0l一0。06％，As0。0l一0。06％，Bi0。0l一0。06％， Cd0。003—0。03％， Fe0。0l一0。03％， Al0。ool一0。01％。
2.如权利要求l所述的一种用于核电机组的巴氏合金材料，其特征在于各组分质量百分比为Sn8l。351％， Sb11。67％， Cu6。12％，Zno。565％， Ago。078％，Ni0。052％，Pb0。028％，As0。039％，Bi0。053％， Cd0。025％，Feo。015％，Al0。004％。
3.如权利要求l所述的一种用于核电机组的巴氏合金材料，其特征在于各组分质量百分比为Sn80。768％， Sb12。44％， Cu5。83％，Zno。634％，Ag0。135％，Ni0。035％，Pb0。052％， As0。046％，Bi0。021％， Cd0。005％，Fe0。027％，Al0。007％。
4.如权利要求l所述的一种用于核电机组的巴氏合金材料，其特征在于各组分质量百分比为Sn80。876％， Sb11。89％， Cu6。25％，Zno。671％， Ago。119％，Ni0。035％，Pb0。054％，As0。046％，Bi0。028％， Cd0。005％，Fe0。022％，A]0 004％．
全文摘要
本发明公开了一种用于核电机组的巴氏合金材料，包括以下组分且各组分质量百分比为Sn78～83％，Sb11～13％，Cu5.5～6.5％，Zn0.5～0.7％，Ag0.05～0.15％，Ni0.01～0.06％，Pb0.01～0.06％，As0.01～0.06％，Bi0.01～0.06％，Cd0.003～0.03％，Fe0.01～0.03％，Al0.001～0.01％。本发明提高了巴氏合金的熔点，令合金共晶层得以稳定和固化，提高了巴氏合金的机械强度，提高了合金的临界软化点，能够有效抑制冷却油的温升，提高了巴氏合金的硬度，在机组的起动阶段有效地避免合金层在半干摩擦的工况下烧瓦。本发明材料可广泛应用于核电机组，能够保证核电机组的正常运行，并延长核电机组的使用寿命。
文档编号C22C13/02GK102021361SQ20101055590
公开日2011年4月20日 申请日期2010年11月24日 优先权日2010年11月24日
发明者赵光良 申请人:申发集团有限公司