一种高强度碳化钛颗粒增强铜基合金材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种铜基合金复合材料及其制备方法，特别是设及一种用于核能蒸汽 管道的高强度碳化铁颗粒增强铜基合金材料。
【背景技术】 阳00引 国标GB/T1176-2013的标准制得铜合金Z化SnsZniiPbA是一种多组分铸造青铜材 料，它具有易加工、铸造性能好、耐腐蚀等特性；主要应用于制造在海水、淡水和蒸汽中工作 的管配件。但是，由于其材料自身的强度不够，使得其在核驱动蒸汽系统中的应用受到较大 限制。只有在保证其原有特性的前提下进一步提升该铜合金Z化Sri3化11化4材料的强度才能 拓展该材料在核蒸汽驱动系统中应用的要求。
[0003] 纳米碳化铁具有烙点高，导热性能好，硬度大，化学稳定好，不水解，高溫抗氧化性 好等一系列优点。高纯度的纳米碳化铁粉末是一种由Ti〇2与炭黑在通氨气的碳管炉或调 频真空炉内于1600°C-1800°C高溫下反应制得的一种原材料。由于纳米碳化铁硬度大，具 有良好的力学性能，因此它是硬质合金生产的重要原料，可用于制造耐磨材料、切削刀具材 料、机械零件等，还可制作烙炼锡、铅、儒、锋等金属的相蜗。
[0004] 综上，将纳米碳化铁和铜合金Z化Sri3化11化4二者优势结合在一起的高强度碳化铁 颗粒增强铜基合金材料能够在保证铜合金Z化Sh化iiPb4原有耐蚀性和铸造性能好的同时 提高其强度与硬度，从而延长高强度碳化铁颗粒增强铜基合金材料在核驱动蒸汽系统中的 应用。
【发明内容】
[00化]本发明的目的在于，通过改进纳米碳化铁和铜合金Z化SnsZnuPb义间体积配比W及制备条件，提供一种有效提高铜合金Z化SnsZnii化4强度、硬度和和使用年限的用于核能 蒸汽管道的高强度碳化铁颗粒增强铜基合金材料及其制备方法。
[0006] 为实现上述发明目的，本发明所提供的技术方案是：
[0007] 一种用于核能蒸汽管道的高强度碳化铁颗粒增强铜基合金材料，由如下体积百分 比的组分组成：纳米碳化铁5.5-9%，铜合金2〇15叫化11化491-94.5%。
[0008] 优选地，本发明的用于核能蒸汽管道的高强度碳化铁颗粒增强铜基合金材料，由 如下体积百分比的组分组成：纳米碳化铁5. 5%，铜合金Z化Sri3化iiPb494. 5%。
[0009] 优选地，本发明的用于核能蒸汽管道的高强度碳化铁颗粒增强铜基合金材料，其 特征在于，由如下体积百分比的组分组成：纳米碳化铁7%，铜合金Z化Sri3化11化493%。
[0010] 优选地，本发明的用于核能蒸汽管道的高强度碳化铁颗粒增强铜基合金材料，其 特征在于，由如下体积百分比的组分组成：纳米碳化铁9%，铜合金Z化Sri3化11化491 %。
[0011] 进一步地，所述纳米碳化铁粒径为300Jim-500Jim。 阳01引进一步地，所述铜合金Z化Sri3化iiPb4由如下质量百分比的组分组成：锡锭2-4%， 铅锭3. 0-6. 0%，锋9. 0-13. 0%，杂质少于1. 0,其余为铜。
[0013] 本发明提供一种用于核能蒸汽管道的高强度碳化铁颗粒增强铜基合金材料的制 备方法，具有W下步骤：
[0014] 1)制备铜合金Z化SnsZniiPbA:将电解铜、锡锭、铅锭、锋按照上述的重量比例放入 电炉中烙炼，烙炼中铜合金液体体积小于电炉体积的99% ;烙炼溫度为1050-1100°C，时间 为 4-f5h;
[0015] 2)使用斯派克直读光谱仪对制备的铜合金Z化Sri3化11化4液体进行成分检测，W确 定其化学组成在上述的的范围之内；
[0016] 扣将纳米碳化铁按体积百分比5. 5-9%放入上述铜合金Z化SnsZniiPb嫌体的表 面，开启工频电炉的震动装置并同时用石墨棒进行揽拌，使二者均匀混合；进一步升高电炉 溫度至 1200-1300°C并保持 20-30min;
[0017] 4)将制作完成的高强度碳化铁颗粒增强铜基合金材料在电炉中进行保溫，时间为 1-1.化；之后采用连续铸造的方式将此高强度碳化铁颗粒增强铜基合金材料铸造成高强度 碳化铁颗粒增强铜基合金复合棒材，铸造溫度为l〇〇〇-ll〇〇°C;
[0018] 5)将铸造完成之后的高强度碳化铁颗粒增强铜基合金复合棒材进行表面车加工 处理，并按照出厂标准包装。
[0019] 进一步地，步骤3中，所述纳米碳化铁的体积百分比为5. 5%。
[0020] 进一步地，步骤3中，所述纳米碳化铁的体积百分比为7%。
[0021] 进一步地，步骤3中，所述纳米碳化铁的体积百分比为9%。
[0022] 采用上述技术方案，本发明的有益效果有： W23] 1.本发明将纳米碳化铁材料通过一定的技术手段均匀分布在铜合金 Z化Sns化iiPb4材料中，利用纳米级碳化铁硬度高，化学稳定好，不水解，高溫抗氧化性好等 特点，弥补了铜合金Z化Sri3化iiPb4材料的硬度低、强度差等缺点，实现铜合金Z化Sn3ZniiPb4 材料的硬度和强度性能的进一步提升。
[0024] 2.本发明所得到的用于核能蒸汽管道的高强度碳化铁颗粒增强铜基合金材料，通 过改变纳米碳化铁和铜合金Z化Sri3化iiPb4的体积比，能有效的提高最终碳化铁颗粒增强铜 基合金材料的强度、硬度和使用年限，从而使得高强度碳化铁颗粒增强铜基合金材料能够 在核驱动蒸汽系统中的应用。
【附图说明】
[00巧]图1是本发明的用于核能蒸汽管道的高强度碳化铁颗粒增强铜基合金材料的方 法的流程图。
【具体实施方式】
[00%]W下结合附图及实施例对本发明提供的用于核能蒸汽管道的高强度碳化铁颗粒 增强铜基合金材料及其制备方法作进一步说明，但并非限制本发明的应用范围。 阳〇八]连施俩I 1
[0028] 本发明实施例1的用于核能蒸汽管道的高强度碳化铁颗粒增强铜基合金材料， 由如下体积百分比的组分组成：纳米碳化铁5. 5%，铜合金Z化SnsZnii化494. 5% ;其中纳米 碳化铁粒径为300Jim-500Jim;铜合金Z化Sris化iiPb4由如下质量百分比的组分组成：锡锭 2-4%，铅锭3. 0-6. 0%，锋9. 0-13. 0%，杂质少于I. 0,其余为铜。
[0029] 本发明实施例1的用于核能蒸汽管道的高强度碳化铁颗粒增强铜基合金材料，具 有W下步骤（如图1所示）：
[0030] 1)制备铜合金Z化SnsZniiPbA:将电解铜、锡锭、铅锭、锋按照上述的重量比例放入 电炉中烙炼，烙炼中铜合金液体体积小于电炉体积的99% ;烙炼溫度为1050°C，时间为4h;
[0031] 2)使用斯派克直读光谱仪对制备的铜合金Z化Sri3化11化4液体进行成分检测，W确 定其化学组成在上述的范围之内； 阳0巧扣将纳米碳化铁按体积百分比5. 5 %放入上述铜合金Z化SnsZniiPb嫌体的表面， 开启工频电炉的震动装置并同时用石墨棒进行揽拌，使二者均匀混合；进一步升高电炉溫 度至1200°C并保持20min;
[0033] 4)将制作完成的高强度碳化铁颗粒增强铜基合金材料在电炉中进行保溫，时间为 Ih;之后采用连续铸造的方式将此高强度碳化铁颗粒增强铜基合金材料铸造成高强度碳化 铁颗粒增强铜基合金复合棒材，铸造溫度为IOOCTC;
[0034] 5)将铸造完成之后的高强度碳化铁颗粒增强铜基合金复合棒材进行表面车加工 处理，并按照出厂标准包装。 阳的引 连施俩I2
[0036] 本发明实施例2的用于核能蒸汽管道的高强度碳化铁颗粒增强铜基合金材料，由 如下体积百分比的组分组成：纳米碳化铁7%，铜合金Z化Sri3化iiPb493% ;其中纳米碳化铁 粒径为300Jim-500Jim;铜合金Z化Sris化iiPb4由如下质量百分比的组分组成：锡锭2-4%， 铅锭3. 0-6. 0%，锋9. 0-13. 0%，杂质少于1. 0,其余为铜。
[0037] 本发明实施例2的用于核能蒸汽管道的高强度碳化铁颗粒增强铜基合金材料，具 有W下步骤（如图1所示）：
[00測 1)制备铜合金Z化SnsZniiPbA:将电解铜、锡锭、铅锭、锋按照上述的重量比例