一种机车高负荷连杆用高强度颗粒铜基复合合金新材料的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铜基合金材料，特别是涉及一种机车高负荷连杆用高强度颗粒铜基复合合金新材料。
【背景技术】
[0002]二硼化钛(TiB2)是一种具有六方晶体结构的灰色或灰黑色的粉末或晶体材料；熔点是2980°C，密度是4.52g/cm3。二硼化钛(TiB2)具有很高的硬度，在空气中抗氧化温度能达到1000°C，在盐酸(HC1)和氢氟酸(HF)中稳定，具有优良的热稳定性、抗氧化性能及导电性能；主要用于导电陶瓷材料、陶瓷切削刀具及模具、复合陶瓷材料、铝电解槽阴极涂层材料及招、铁、铜等金属材料的强化剂。
[0003]国标铜合金(ZCuSnnjPbi)材料是一种多用途的锡青铜材料，由于硬度高、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、在大气和淡水中有良好耐蚀性，主要用于如制造高负荷(20MPa以下)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、涡轮等。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，以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。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高强度的机车高负荷连杆用高强度颗粒铜基复合合金新材料。
[0005]为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下:
[0006]—种机车高负荷连杆用高强度颗粒铜基复合合金新材料，铜基复合合金新材料的成分包含高纯度二硼化钛(TiB2)和铜合金(ZCuSr^PbJ，其中，铜基复合合金新材料的各成分组成按体积百分比分别为:高纯度二硼化钛(TiB2):2-6.5%，铜合金(ZCuSr^PbJ:93.5-98%。
[0007]进一步地，铜基复合合金新材料的各成分组成按体积百分比分别为:高纯度二硼化钛(TiB2):2.3-6.2%，铜合金(ZCuSri1Pbi):93.8-97.7%。
[0008]进一步地，高纯度二硼化钛(TiB2)的纯度大于96%。
[0009]进一步地，铜合金(ZCuSnJbD的铸造是按照国标GB/T 1176-2013的标准。
[0010]一种上述机车高负荷连杆用高强度颗粒铜基复合合金新材料的制备方法，包含以下步骤:
[0011]步骤1:将电解铜、磷铜合金、锡锭按照重量比例放入电炉中熔炼；
[0012]步骤2:采用斯派克直读光谱仪对熔炼完成的铜合金(ZCuSr^Pbi)液体进行成分检测；
[0013]步骤3:将高纯度二硼化钛(TiB2)粉体放入检验合格的铜合金(ZCuSr^PbJ液体的表面，开启工频电炉的震动装置并用石墨棒进行搅拌以均匀混合，然后进一步升高温度到保持温度并在保持温度下保持；
[0014]步骤4:保温与铸造，将熔炼完成的铜基复合合金新材料保温，采用连续铸造的方式将铜基复合合金新材料铸造成铜基复合合金新材料棒材；
[0015]步骤5:将铸造完成的铜基复合合金新材料棒材进行表面车加工处理，并按照出厂标准包装。
[0016]进一步地，步骤1中的熔炼温度为1150°C -1200°C，熔炼时间为5_6小时。
[0017]进一步地，步骤3中的保持温度为1250°C -1300°C，保持时间为1.5-2小时。
[0018]进一步地，步骤4中的保温时间为25-30分钟，铸造温度为1100°C _1150°C。
[0019]本发明的机车高负荷连杆用高强度颗粒铜基复合合金新材料，将二硼化钛(TiB2)材料通过一定的技术手段均匀分布在现有的铜合金(ZCuSnJbi)材料中，利用高纯度二硼化钛(TiB2)高硬度、优良的热稳定性的性能，实现铜合金(ZCuSr^Pbi)材料的性能的进一步提升。本发明的机车高负荷连杆用高强度颗粒铜基复合合金新材料具有比现有的铜合金(ZCuSr^Pbi)材料更高的强度、硬度、耐磨性以及耐腐蚀性，可适用于更高负载及更高转速环境当中，从而拓展现有的铜合金(ZCuSr^Pb)材料在高速涡轮中的应用范围。
【具体实施方式】
[0020]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0021]本发明提供的机车高负荷连杆用高强度颗粒铜基复合合金新材料，铜基复合合金新材料的成分包含高纯度二硼化钛(TiB2)和铜合金(ZCuSr^Pbl其中，铜基复合合金新材料的各成分组成按体积百分比分别为:高纯度二硼化钛(TiB2):2-6.5%，铜合金(ZCuSr^PbJ:93.5-98%。高纯度二硼化钛(TiB2)是通过已知的方法制得，高纯度二硼化钛(TiB2)的纯度大于96%。铜合金(ZCuSnJbD的铸造是按照国标GB/T 1176-2013的标准。
[0022]本发明的机车高负荷连杆用高强度颗粒铜基复合合金新材料的制备方法，包含以下步骤:
[0023]步骤1:按照国标GB/T 1176-2013的标准及铜合金(ZCuSr^PbJ的化学成分要求将电解铜、磷铜合金，锡锭按照重量比例放入电炉中熔炼，熔炼期间根据熔炉的体积大小控制铜合金(ZCuSr^PbD液体体积在熔炉体积的90%以下，熔炼温度为1150°C _1200°C，熔炼时间为5-6小时。
[0024]步骤2:采用斯派克直读光谱仪对熔炼完成的铜合金(ZCuSr^Pbi)液体进行成分检测，以确定铜合金(ZCuSnnjPbi)液体的化学成分在国标要求范围之内。
[0025]步骤3:将高纯度二硼化钛(TiB2)粉体放入检验合格的铜合金(ZCuSr^PbJ液体的表面，开启工频电炉的震动装置并用石墨棒进行搅拌以均匀混合，进一步升高温度到1250°C _1300°C并保持 1.5-2 小时。
[0026]步骤4:保温与铸造，将熔炼完成的铜基复合合金新材料保温25-30分钟，采用连续铸造的方式将铜基复合合金新材料铸造成铜基复合合金新材料棒材，铸造温度为1100。。-1150。。。
[0027]步骤5 :将铸造完成的铜基复合合金新材料棒材进行表面车加工处理，并按照出厂标准包装。
[0028]实施例一：
[0029]按体积百分比为：高纯度二硼化钛（TiB2) :2%，铜合金（ZCuSr^PbJ :98%准备原料。其中高纯度二硼化钛（TiB2)是通过已知的方法制得，高纯度二硼化钛（TiB2)的纯度大于97%。铜合金（ZCuSr^PbJ的铸造是按照国标GB/T 1176-2013的标准。
[0030]首先，按照国标GB/T 1176-2013的标准及铜合金（ZCuSr^PbJ的化学成分要求将电解铜、磷铜合金，锡锭按照重量比例放入电炉中熔炼，熔炼期间根据熔炉的体积大小控制铜合金（ZCuSr^Pbi)液体体积在熔炉体积的90 %以下，熔炼温度为1150°C，熔炼时间为6小时。
[0031]接着，采用斯派克直读光谱仪对熔炼完成的铜合金（(ZCuSr^Pbi)液体进行成分检测，以确定铜合金（ZCuSnnjPbi)液体的化学成分在国标要求范围之内。
[0032]接着，将高纯度二硼化钛（TiB2)粉体放入检验合格的铜合金（ZCuSr^PbJ液体的表面，开启工频电炉的震动装置并用石墨棒进行搅拌以均匀混合，进一步升高温度到1250°C并保持2小时。
[0033]接着，保温与铸造，将熔炼完成的铜基复合合金新材料保温30分钟，采用连续铸造的方式将铜基复合合金新材料铸造成铜基复合合金新材料棒材，铸造温度为iioo°c。
[0034]最后，将铸造完成的铜基复合合金新材料棒材进行表面车加工处理，并按照出厂标准包装。
[0035]制备的机车高负荷连杆用高强度颗粒铜基复合合金新材料的强度、硬度、耐磨性以及耐腐蚀性均高于现有的铜合金（ZCuSr^Pbi)材料，可适用于更高负载及更高转速环境中，现有的铜合金（ZCuSr^Pbi)适用于20MPa以下的环境、8m/s以下的环境，而本发明的机车高负荷连杆用高强度颗粒铜基复合合金新材料适用于31MPa以下的环境、llm/s以下的环境。
[0036]实施例二 ：
[0037]按体积百分比为：高纯度二硼化钛（TiB2) ：2. 3%，铜合金（ZCuSnJbJ :97. 7%准备原料。其中高纯度二硼化钛（TiB2)是通过已知的方法制得，高纯度二硼化钛（TiB2)的纯度大于98%。铜合金（ZCuSnJbJ的铸造是按照国标GB/T 1176-2013的标准。
[0038]首先，按照国标GB/T 1176-2013的标准及铜合金（ZCuSr^PbJ的化学成分要求将电解铜、磷铜合金，锡锭按照重量比例放入电炉中熔炼，熔炼期间根据熔炉的体积大小控制铜合金（ZCuSr^Pbi)液体体积在熔炉体积的90%以下，熔炼温度为1160°C，熔炼时间为5. 8小时。
[0039]接着，采用斯派克直读光谱仪对熔炼完成的铜合金（(ZCuSr^Pbi)液体进行成分检测，以确定铜合金（ZCuSnnjPbi)液体的化学成分在国标要求范围之内。
[0040]接着，将高纯度二硼化钛（TiB2)粉体放入检验合格的铜合金（ZCuSr^PbJ液体的表面，开启工频电炉的震动装置并用石墨棒进行搅拌以均匀混合，进一步升高温度到1260°C并保持1. 8小时。
[0041]接着，保温与铸造，将熔炼完成的铜基复合合金新材料保温28分钟，采用连续铸造的方式将铜基复合合金新材料铸造成铜基复合合金新材料棒材，铸造温度为1120°C。
[0042]最后，将铸造完成的铜基复合合金新材料棒材进行表面车加工处理，并按照出厂标准包装。
[0043]制备的机车高负荷连杆用高强度颗粒铜基复合合金新材料的强度、硬度、耐磨性以及耐腐蚀性均高于