一种提高铜铝铁镍锰合金力学性能的复合稀土添加剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于铜合金技术领域，特指一种提高铜铝铁镍锰合金力学性能的复合稀土 添加剂。
【背景技术】
[0002] 稀土元素在铜合金中主要用于提高合金的塑性，改善热加工性能和铸件组织，防 止偏析；获得高导电率、高强度和耐腐蚀等性能。稀土元素是一种很好的添加剂，微量稀土 元素添加在铜合金中，可以达到细化晶粒的效果，提高了铜合金的高温塑性，同时其切削性 能也得到了很大的改善。同时在铜合金中加入稀土元素还有一定的脱氧效果，这样铜合金 的表面能形成一层氧化膜，阻止了合金的外界介质原子向内部扩散，有效的提高了合金的 耐腐蚀性能。铜合金的耐磨性能也能通过稀土元素来得以提高。铜合金中加入稀土元素能 改善铜的组织结构、机械性能和导电性。合金的硬度和抗拉强度随着稀土元素含量的增加 而增加，同时合金的塑性也到达很好的效果。铜铝铁镍锰合金目前是机械制造中一种常用 的材料，为进一步提高其力学性能，本发明开发出一种提高铜铝铁镍锰合金力学性能的复 合稀土添加剂。
【发明内容】
[0003] -种提高铜铝铁镍锰合金力学性能的复合稀土添加剂，其特征为：组分按重 量百分比计算，Lal〇-14%、Y10-14%、Nd6-9%、Tb5-8%、Ce5-8%、Ti3-6%、Zr3-6%、 Pr+Sm+Er+Ho+Lu+Gd+Nb+V+B合计为10-15%，余量为铜。所述变质剂为块状灰褐色合金，熔 点范围800 - 1200°C，复合稀土添加剂加入量范围为0. 2%-1. 0%。
[0004] 上述用于铜铝铁镍锰合金的复合稀土添加剂，成分可优选为：La12-13%、 Y12-13%,Nd7-8%,Tb6-7%,Ce6-7%,Ti4-5%,Zr4-5%,Y+Pr+Sm+Er+Ho+Lu+Gd+ Nb+V+B为12-14%，余量为铜。复合稀土添加剂加入量优选范围为0. 6%-0. 8%。 在冶金工业中，稀土常被称作是金属材料的"维生素"。其特点是以少量甚至微量的稀 土作用于合金中，便能显著的提高其化学和力学性能。本发明复合稀土添加剂辅以多种合 金元素，避免单独使用一种元素时对材料综合性能提高不明显的缺点，复合稀土添加剂与 铜铝合金中不同合金元素发生交互作用，达到净化合金液、去除杂质、细化晶粒、强化基体、 使组织得到优化，性能明显改善，全面提高材料使用性能。
【附图说明】
[0005] 图1未加入复合稀土添加剂； 图2加入复合稀土添加剂0. 2% ; 图3加入复合稀土添加剂0. 4% ; 图4加入复合稀土添加剂0. 6% ; 图5加入复合稀土添加剂0. 8% ; 图6加入复合稀土添加剂I. 0% 图1 一图6为加入复合稀土添加剂对合金组织的影响，由图1可看出，未加入复合稀 土添加剂时其铸态组织晶格尺寸较大，组织分配不均匀，基体和晶界有杂质分布；当加入 〇. 2%复合稀土添加剂时（图2)，合金铸态组织明显均匀，网胞尺寸减小，晶胞变小，内部质 点变得细小均匀；当加入〇. 4% - 0. 8%复合稀土添加剂时（图3 -图5)，合金的铸态组织更 加均匀，晶粒间的黑色质点更少；当加入1. 〇%复合稀土添加剂时（图6)，合金铸态组织晶粒 又变大。由此可见，复合稀土添加剂对铜铝铁镍锰合金的铸态组织具有很好细化作用。复 合稀土添加到铜铝铁镍锰合金中，根据正常凝固条件下的扩散动力学，在合金凝固过程中， 复合稀土等元素将聚集在固液界面前沿，引起溶质再分配，从而增大了合金凝固过程中的 成分过冷，使分枝过程加剧，从而使得枝晶网胞变细，晶粒变细。同时复合稀土能净化合金 并使其中的杂质重新分布，使粗大化合物球化。因此，复合稀土等元素在铜铝铁镍锰合金中 具有良好的细化、变质作用。添加少量复合稀土等元素即可增加液态金属的异质形核结晶 核心及成分过冷度，在析出相或生长相的表面生成一层吸附膜，阻碍晶粒的正常长大，进而 达到细化晶粒的目的。但复合稀土添加剂含量过大时，反而不能达到细化变质的效果。如 图6所示，复合稀土含量大于0. 8%以后时，晶粒又开绐变得粗大，这是因为复合稀土含量的 增加会导致复合稀土氧化物的增多，并在固、液界面处聚集，导致合金层片间距增大。
[0006]
【具体实施方式】 实施例
[0007] 以电解铜、工业铝锭AOO号、普通不含锈的铁钉、电解镍、电解锰、复合稀土添加 剂，（其中组分按重量百分比计算，Lal〇-14%、Y10-14%、Nd6-9%、Tb5-8%、Ce5-8%、 Ti3-6%、Zr3-6%、Pr+Sm+Er+Ho+Lu+Gd+Nb+V+B合计为 10-15%，余量为铜。）为原料。成分 按重量百分比计算，按A19-10%、Fe4-5%、Ni4-5%、MnL5-2. 5%、复合稀土添加剂0-1. 0%、余 量是铜的比例称重后在感应熔炼炉中熔炼。熔炼工艺为：先加入铝锭、电解铜、普通不含 锈的铁钉、电解镍、电解锰、复合稀土添加剂，待材料全部熔化后，升温至125(T130(TC时保 温4min-6min使各元素均匀化，然后撒入铜合金用精炼除渔剂，静置5min-4min后扒渔除 气，待温度为120(Tl25(rC时准备浇注。铸造工艺为：砂型铸造，底板为金属型，金属型内部 通水冷却，将熔炼好的铜铝铁镍锰合金液浇铸成长250mm、宽40mm、高70mm的毛坯，根据加 入复合稀土添加剂的含量不同，浇铸出六组复合稀土添加剂含量不同的铜铝铁镍锰合金毛 坯，其复合稀土添加剂加入量分别为〇%、〇. 2%、0. 4%、0. 6%、0. 8%、1. 0%，然后加工成国家标准 试棒。室温拉伸力学性能测试在WE-10型液压式拉伸实验机上进行。
[0008] 表1所示为添加不同含量复合稀土添加剂时，铜铝铁镍锰合金的抗拉强度，伸长 率及硬度。由表1可以看出，：（1)添加适量的复合稀土添加剂后，铜铝铁镍锰合金合金的 常温力学性能均有很大改善；（2)随着稀土含量的继续增加，铜铝铁镍锰合金合金的常温 力学性能先升高后降低，过量的稀土会恶化合金性能，因此为获得最佳力学性能，铜铝铁镍 猛合金合金稀土添加量以0. 6 - 0. 8%为最佳。
[0009] 表1不同的复合稀土添加剂对铜铝铁镍锰合金力学性能的影响
【主权项】
1. 一种提高铜铝铁镍锰合金力学性能的复合稀土添加剂，其特征为：组分按重量 百分比计算，Lal〇-14 %、Y10-14 %、Nd6-9 %、Tb5-8 %、Ce5-8 %、Ti3-6 %、Zr3-6 %、 Pr+Sm+Er+Ho+Lu+Gd+Nb+V+B合计为10-15%，余量为铜；所述变质剂为块状灰褐色合金，熔 点范围800 - 1200°C，复合稀土添加剂加入量范围为0. 2%-1. 0%。2. 根据要利要求1所述一种提高铜铝铁镍锰合金力学性能的复合稀土添加剂，成分可 优选为：La 12-13%、Y12-13%、Nd7-8%、Tb6-7%、Ce6-7%、Ti4-5%、Zr4-5%、Y+Pr + Sm+ Er+ Ho +Lu十Gd十Nb十V十B为12_14%，余量为铜。3. 根据要利要求1所述一种提高铜铝铁镍锰合金力学性能的复合稀土添加剂，复合稀 土添加剂加入量优选范围为0. 6%-0. 8%。
【专利摘要】一种提高铜铝铁镍锰合金力学性能的复合稀土添加剂，属于铜合金技术领域，其特征为：组分按重量百分比计算，La10-14％、Y10-14％、Nd6-9％、Tb5-8％、Ce5-8％、Ti3-6％、Zr3-6％、Pr+Sm+Er+Ho+Lu+Gd+Nb+V+B合计为10-15%，余量为铜。所述变质剂为块状灰褐色合金，熔点范围800－1200℃，复合稀土添加剂加入量范围为0.2%-1.0%。
【IPC分类】C22C30/02
【公开号】CN105088049
【申请号】CN201410194090
【发明人】张志敏, 管志锋, 万浩, 李萌, 白高鹏
【申请人】镇江忆诺唯记忆合金有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月9日