一种高强度碳化钛颗粒增强铜基复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种颗粒增强铜基复合材料及其制备方法，特别是设及一种用于机车 高速满轮的高强度碳化铁颗粒增强铜基复合材料。
【背景技术】
[0002] 国标铜合金材料Z化Sni。化1是一种多用途的锡青铜材料，其硬度高、耐磨性极好、 不易产生咬死现象、有较好的铸造性能和可切削性、在大气和淡水中具有良好耐蚀性，主要 用于制造高负荷（20MPaW下）和高滑动速度（8m/s)下工作的耐磨零件，如连杆、衬套、轴 瓦、齿轮、满轮等。但是随着我国高速铁路的迅速发展，该材料在满足高速机车零部件的制 造要求的同时，需要提高其相应的强度，W减少其在一定时间段的磨损量，从而提高其使用 年限，减少更换零部件频率，降低相应的运行成本，节约资源。
[0003] 高纯度的碳化铁粉体是一种由二氧化铁与炭黑在通氨气的碳管炉或调频真空炉 内，1600°C-1800°c高溫下反应制得的一种碳化铁材料。由于碳化铁具有高硬度，强度大，化 学稳定好，不水解，高溫抗氧化性好等优势，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，将高纯度碳化铁和铜合金Z化Sn^Pbi二者优势结合在一起的新型铜基合金 复合材料一定能够在一定程度上满足机车高速满轮等部件对材料的要求。
【发明内容】
阳0化]本发明的目的在于，通过改进高纯度碳化铁和铜合金Z化SniuPbi之间体积配比W及制备条件，提供一种有效提高铜合金ZCuSni。化1强度、耐磨性和耐腐蚀性的高强度碳化铁 颗粒增强铜基复合材料及其制备方法。
[0006] 为实现上述发明目的，本发明所提供的技术方案是：
[0007] 一种用于机车高速满轮的高强度碳化铁颗粒增强铜基复合材料，由如下体 积百分比的组分组成：纯度大于98 %的高纯度碳化铁0. 05-1. 5 %，铜合金Z化SniePbi 98. 5-99. 95%。
[0008] 优选地，本发明的高强度碳化铁颗粒增强铜基复合材料，由如下体积百分比的组 分组成：纯度大于98 %的高纯度碳化铁0.05 %，铜合金Z化SnicPbi99.95%。
[0009] 优选地，本发明的高强度碳化铁颗粒增强铜基复合材料，由如下体积百分比的组 分组成：纯度大于98%的高纯度碳化铁0. 8%，铜合金Z化SnicPbi99. 2%。
[0010] 优选地，本发明的高强度碳化铁颗粒增强铜基复合材料，由如下体积百分比的组 分组成：纯度大于98%的高纯度碳化铁1. 5%，铜合金Z化SniePbi98. 5%。
[0011] 进一步地，所述高纯度碳化铁为粉体颗粒。 阳01引进一步地，所述铜合金Z化SniePb油如下重量百分比的组分组成：锡锭 9. 0-11. 5 %，憐铜合金0. 5-1. 0 %，杂质总和《0. 75 %，其余为铜。
[0013] 本发明提供一种用于机车高速满轮的高强度碳化铁颗粒增强铜基复合材料的制 备方法具有w下步骤： 阳014] 1)制备铜合金Z化SnitjPbi:将电解铜、憐铜合金，锡锭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90% ;烙炼溫度为1150-1200°C，时间为 5-化；
[0015] 2)使用斯派克直读光谱仪对制备的铜合金Z化SniePbi液体进行成分检测，W确定 其化学组成在上述的范围之内；
[0016] 3)将高纯度碳化铁颗粒按体积百分比为0. 05-1. 5%放入上述铜合金Z化SnicPbi 液体的表面，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1200-1250°C并保持50-60min;
[0017] 4)将制作完成的高强度碳化铁颗粒增强铜基复合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复合材料铸造成高强度 颗粒增强铜基合金复合棒材，铸造溫度为1150-1200°c;
[0018] 5)将铸造完成之后的高强度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，所述高纯度碳化铁颗粒的体积百分比为0. 05%。
[0020] 进一步地，步骤3中，所述高纯度碳化铁颗粒的体积百分比为0. 8%。
[0021] 进一步地，步骤3中，所述高纯度碳化铁颗粒的体积百分比为1. 5%。
[0022] 采用上述技术方案，本发明的有益效果有：
[0023] 本发明将高纯度碳化铁粉体通过上述技术手段均匀分布在铜合金Z化SniuPbi材料 中，利用碳化铁高硬度，强度大，化学稳定好，不水解，高溫抗氧化性好的性能，弥补了铜合 金Z化SninPbi材料的缺点，实现铜合金Z化SninPbi材料的性能的进一步提升。本发明所得到 的高强度碳化铁颗粒增强铜基复合材料具有更高的强度、硬度、耐磨性W及耐腐蚀性，将其 应用在高负荷和高滑动速度下工作的耐磨零件中，从而延长连杆、衬套、轴瓦、齿轮、满轮机 的使用寿命。
【附图说明】
[0024] 图1是本发明的用于机车高速满轮的高强度碳化铁颗粒增强铜基复合材料的方 法的流程图。
【具体实施方式】
[00巧]W下结合附图和实施例对本发明提供的高强度碳化铁颗粒增强铜基复合材料及 其制备方法作进一步说明，但并非限制本发明的应用范围。
[0026] 连施俩I 1
[0027] 本发明实施例1的用于机车高速满轮的高强度碳化铁颗粒增强铜基复合材料， 各组分的体积百分比为纯度大于98 %的高纯度碳化铁粉体0. 05 %，铜合金ZCuSniePbi 99. 95%。
[0028] 本发明实施例1的用于机车高速满轮的高强度碳化铁颗粒增强铜基复合材料的 制备方法，具有W下步骤（如图1所示）：
[0029] 1)制备铜合金Z化Sn^Pbi:按照国标GB/T1176-1987的标准将电解铜、憐铜合金， 锡锭按照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90%;烙炼溫 度为115(TC，时间为化；
[0030] 2)使用斯派克直读光谱仪对制备的铜合金Z化SniePbi液体进行成分检测，W确定 其化学组成在国标要求范围之内；
[0031] 3)将高纯度碳化铁放入上述铜合金Z化SniePbi液体的表面，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120(TC并保持 50min;
[0032] 4)将制作完成的高强度碳化铁颗粒增强铜基复合材料在电炉中进行保溫，时间为 比；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复合材料铸造成高强度颗粒 增强铜基合金复合棒材，铸造溫度为115(TC;
[0033] 5)将铸造完成之后的高强度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。
[0034] 连施俩I2
[0035] 本发明实施例2的用于机车高速满轮的高强度碳化铁颗粒增强铜基复合材料， 各组分的体积百分比为纯度大于98 %的高纯度碳化铁粉体0. 8 %，铜合金Z化SniePbi 99. 2%。
[0036] 本发明实施例2的用于机车高速满轮的高强度碳化铁颗粒增强铜基复合材料的 制备方法，具有W下步骤（如图1所示）：
[0037] 1)制备铜合金Z化SniePbi:按照国标GB/T1176-1987的标准将电解铜、憐铜合金， 锡锭按照重量比例放入电炉中烙炼，烙炼中铜合金液体体积小于