本发明涉及一种镍铜合金棒材及其制备方法，属于金属加工技术领域。
背景技术：
ncu30-4-2-1镍铜合金是ni-cu-si-fe-mn系弥散硬化性型高耐磨性ni基合金，通常称为含硅蒙乃尔合金，该合金通过合适的热处理能够使si以金属间化合物ni3si相形式从基体中析出，在晶界和晶粒内呈弥散分布，大大提高合金的强度和硬度。ncu30-4-2-1镍铜合金具有高强度、高硬度、优良的耐磨性和抗粘合性的特点，因而适合用于制造航空燃油装置及其他要求工作稳定的精密摩擦件，具有广泛的应用前景。目前，ncu30-4-2-1镍铜合金棒材采用普通铸造工艺制备，或再经挤压成形制备。普通铸造工艺制备的铸棒芯部不可避免存在缩孔等铸造缺陷；普通铸造再经挤压成形制备方法，由于正向挤压成形时坯料芯部的变形量小于表面的变形量，从而挤压成形后挤压棒芯部仍存在原始铸造缺陷，导致芯部材料的塑性较差，满足不了使用要求。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种ncu30-4-2-1镍铜合金棒材的制备方法，获得纯净度高、组织致密、强度、硬度、塑性符合要求，并没有内外表面缺陷的棒材。
本发明的技术方案，镍铜合金棒材，配方比例按质量百分比计如下：cu30％-32％、si3.9％-4.3％、fe1.5％-2.8％、mn0.5％-1.5％，杂质元素≤0.3％，其余为ni。
所述杂质包括c、mg、s、p、pb、sb，其中c≤0.1，mg≤0.1，s≤0.015，p≤0.01，pb≤0.05，sb≤0.01。
所述镍铜合金棒材，按重量百分比计步骤如下：
(1)母合金锭的制备：按照cu30％-32％、si3.9％-4.3％、fe1.5％-2.8％、mn0.5％-1.5％，其余为ni进行配料，经真空感应炉1380-1500℃进行熔炼，精炼10-20min，随后铸造母合金锭；
(2)浇注棒材：对步骤(1)所得母合金锭进行切割，去表面氧化皮，经1370-1450℃真空感应熔化10-30min，浇注到准备好的熔模中，实现0.01-0.1mpa真空精密铸造；浇注的棒材直径为φ15-40mm，长度150-250mm；
(3)固溶热处理：对步骤(2)所得的镍铜合金浇注棒，放入加热炉中进行900-1000℃固溶，保温90-180min，水冷，获得固溶态组织；
(4)时效热处理：对步骤(3)所得的固溶态组织再放入加热炉中进行时效处理，即在550-650℃保温6-10h，进行空冷，获得镍铜合金棒材。
步骤(1)所得母合金锭外径为φ130-140mm，高度350-450mm。
本发明的有益效果：本发明采用真空感应熔炼，可获得超纯净、成分均匀的铸锭，减少夹杂等缺陷，经熔模精密铸造可以减少棒材表面缺陷，并可避免棒材芯部缩孔问题。最后经过固溶和时效热处理，可以获得高强高塑性的棒材。
具体实施方式
实施例1
如：一种ncu30-4-2-1镍铜合金棒材，外径φ22mm，长度150-200mm，热处理状态的制备包括如下步骤：
(1)母合金锭的制备：将电解铜、纯镍、硅、铁、锰等原料进行配比，经真空感应炉1380℃进行熔炼，精炼15min，浇注铸锭外径为φ140mm，高度350mm的母合金锭。铸锭成分组成为：重量百分比wt％，c0.023，s0.0004，p0.0007，o0.0014，n0.0002，si4.08，mn1.09，cu30.92，fe2.20，ni61.08，mg0.0005，pb0.0003，sb<0.0001；
(2)浇注棒材：对步骤(1)所得的ncu30-4-2-1镍铜合金锭进行切割，去表面氧化皮，经1370℃真空感应熔化30min，浇注到准备好的熔模中，0.1mpa下真空精密铸造。浇注的棒材直径为φ22mm，长度175mm；棒材芯部没有缩孔缺陷，棒材剖开表面光亮，无缩孔缩松缺陷，夹渣等缺陷。
(3)固溶热处理：对步骤(2)所得的ncu30-4-2-1镍铜合金浇注棒，放入加热炉中加热950℃，保温120min，然后水冷，获得固溶态组织；
(4)时效热处理：对步骤(3)所得的固溶态ncu30-4-2-1镍铜合金棒材，再放入加热炉中加热600℃保温8h。获得高强度，高韧性的棒材。
实施例2
如：一种ncu30-4-2-1镍铜合金棒材，外径φ32mm，长度165mm，热处理状态的制备包括如下步骤：
(1)母合金锭的制备：将电解铜、纯镍、硅、铁、锰等原料进行配比，经真空感应炉1380℃进行熔炼，精炼15min，浇注铸锭外径为φ140mm，高度350mm的母合金锭。铸锭成分组成为：重量百分比wt％，c0.020，s0.0005，p0.0010，o0.0015，n0.0003，si4.10，mn1.04，cu30.98，fe2.25，ni61.18，mg0.0008，pb0.0002，sb<0.0001；
(2)浇注棒材：对步骤(1)所得的ncu30-4-2-1镍铜合金锭进行切割，去表面氧化皮，经1370℃真空感应熔化30min，浇注到准备好的熔模中，0.1mpa下真空精密铸造。浇注的棒材直径为φ32mm，长度165mm；棒材芯部没有缩孔缺陷，棒材剖开表面光亮，无缩孔缩松缺陷，夹渣等缺陷。
(3)固溶热处理：对步骤(2)所得的ncu30-4-2-1镍铜合金浇注棒，放入加热炉中加热950℃，保温120min，然后水冷，获得固溶态组织；
(4)时效热处理：对步骤(3)所得的固溶态ncu30-4-2-1镍铜合金棒材，再放入加热炉中加热600℃保温8h。获得高强度，高韧性的棒材。
获得棒材的性能与国内外相关结果比较，如表1所示。
表1本发明ncu30-4-2-1镍铜合金棒材性能与国内外相关结果的比较
从表1中可以看出，本发明制备的ncu30-4-2-1镍铜合金棒材具有很高的强度，并且有高的延伸率，具有很好的韧性。