一種高速鐵路用復(fù)合銅基新型合金材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及銅基合金材料領(lǐng)域，具體涉及一種高速鐵路用復(fù)合銅基新型合金材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納米碳化娃是一種通過一定的技術(shù)條件，在普通碳化娃材料的基礎(chǔ)上制備出的一種納米材料。納米碳化硅具有純度高，粒徑小，分布均勻，比表面積大，高表面活性，松裝密度低，極好的力學，熱學，電學和化學性能，即具有高硬度，高耐磨性和良好的自潤滑，高熱傳導率，低熱膨脹系數(shù)及高溫強度大等特點。
[0003]國標銅合金材料ZCuSnlOPbl或美標合金材料C52400是一種磷青銅材料，由于有較高的強度和減摩性，良好的耐蝕性，在熱態(tài)下壓力加工性良好，可電焊和氣焊，主要用于如軸襯，軸套，法蘭盤，齒輪及其他重要耐磨零件，比如高速鐵路軸承等。但是在具體的使用方面，其使用年限較短，更換成本較大。如果能夠通過相應(yīng)的技術(shù)手段進一步改進此材料的性能，可以延長使用壽命并大大降低相應(yīng)的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種高速鐵路用復(fù)合銅基新型合金材料及其制備方法，進一步改進銅基合金材料的性能，延長使用壽命并大大降低相應(yīng)的成本。
[0005]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種高速鐵路用復(fù)合銅基新型合金材料，由以下組分組成:占總體積8-15%的納米級碳化硅，占總體積85-92%的銅合金ZCuSnlOPbl。
[0007]優(yōu)選地，由以下組分組成:占總體積8 %的納米級碳化硅，占總體積92 %的銅合金ZCuSnlOPblο
[0008]優(yōu)選地，由以下組分組成:占總體積11%的納米級碳化硅，占總體積89%的銅合金 ZCuSnlOPbl。
[0009]優(yōu)選地，由以下組分組成:占總體積15%的納米級碳化硅，占總體積85%的銅合金 ZCuSnlOPbl。
[0010]進一步地，所述納米級碳化娃通過已知的方法制得，尺寸范圍是50 μπι <粒徑 150 μmD
[0011]進一步地，所述銅合金ZCuSnlOPbl采用鑄造的方法按照國標GB/T1176-1987的標準制得。
[0012]一種高速鐵路用復(fù)合銅基新型合金材料的制備方法，包括以下步驟:
[0013]I)按照國標GB/T 1176-1987的標準及銅合金ZCuSnlOPbl的化學成分要求將電解銅、鋁錠及鐵按照重量比例放入電爐中熔煉，熔煉期間根據(jù)熔爐的體積大小控制銅水體積在熔爐體積的90%以下，熔煉溫度為1300-1380攝氏度，時間為2—3小時；
[0014]2)采用光譜儀對熔煉完成的銅合金水進行成分檢測，以確定其化學成分在國標要求范圍之內(nèi)；
[0015]3)將納米級碳化硅粉體放入檢驗合格的ZCuSnlOPbl銅合金液體的表面，開啟工頻電爐的震動裝置并用石墨棒進行攪拌，使其均勻混合，進一步升高溫度至1400-1450攝氏度并保持1-1.5小時；
[0016]4)保溫與鑄造，將熔煉完成的合金材料進行保溫，時間為30-50分鐘，采用連續(xù)鑄造的方式將此合金鑄造成合金棒材，鑄造溫度為1100-1150攝氏度；
[0017]5)將鑄造完成后的合金棒材進行表面車加工處理，并按照出廠標準包裝。
[0018]進一步地，步驟2)中所述光譜儀采用斯派克直讀光譜儀。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供了一種高速鐵路用復(fù)合銅基新型合金材料及其制備方法，將納米碳化硅材料通過一定的技術(shù)手段均勻分布在現(xiàn)有的合金材料中，利用納米級碳化硅高硬度、高耐磨性和良好的自潤滑及高溫強度大的性能，實現(xiàn)了合金材料的性能的進一步提升。本發(fā)明所得到的納米合金新材料具有更高的強度、硬度及耐磨性，從而延長了高速鐵路用相應(yīng)軸套等零件的使用壽命，降低了成本。
【具體實施方式】
[0020]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但并非限制本發(fā)明的應(yīng)用范圍。
[0021]實施例1
[0022]一種高速鐵路用復(fù)合銅基新型合金材料，由以下組分組成:占總體積8%的納米級碳化硅，占總體積92%的銅合金ZCuSnlOPbl。其中納米級碳化硅通過已知的方法制得，尺寸范圍是50 μ m彡粒徑彡150 μ m ;銅合金ZCuSnlOPbl采用鑄造的方法按照國標GB/T1176-1987的標準制得。
[0023]按照國標GB/T 1176-1987的標準及銅合金ZCuSnlOPbl的化學成分要求將電解銅、鋁錠及鐵按照重量比例放入電爐中熔煉，熔煉期間根據(jù)熔爐的體積大小控制銅水體積在熔爐體積的90%以下，熔煉溫度為1300-1380攝氏度，時間為2—3小時；采用斯派克直讀光譜儀對熔煉完成的銅合金水進行成分檢測，以確定其化學成分在國標要求范圍之內(nèi)；將納米級碳化硅粉體放入檢驗合格的ZCuSnlOPbl銅合金液體的表面，開啟工頻電爐的震動裝置并用石墨棒進行攪拌，使其均勻混合，進一步升高溫度至1400-1450攝氏度并保持1-1.5小時；保溫與鑄造，將熔煉完成的合金材料進行保溫，時間為30-50分鐘，采用連續(xù)鑄造的方式將此合金鑄造成合金棒材，鑄造溫度為1100-1150攝氏度；將鑄造完成后的合金棒材進行表面車加工處理，并按照出廠標準包裝。
[0024]與現(xiàn)有的銅基合金材料相比，本實施例提供的高速鐵路用復(fù)合銅基新型合金材料，具有更高的強度、硬度及耐磨性，從而延長了高速鐵路用相應(yīng)軸套等零件的使用壽命，降低了成本。
[0025]實施例2
[0026]一種高速鐵路用復(fù)合銅基新型合金材料，由以下組分組成:占總體積11%的納米級碳化娃，占總體積89%的銅合金ZCuSnlOPbl。其中納米級碳化娃通過已知的方法制得，尺寸范圍是50 μ m彡粒徑彡150 μ m ;銅合金ZCuSnlOPbl采用鑄造的方法按照國標GB/T1176-1987的標準制得。
[0027]按照國標GB/T 1176-1987的標準及銅合金ZCuSnlOPbl的化學成分要求將電解銅、鋁錠及鐵按照重量比例放入電爐中熔煉，熔煉期間根據(jù)熔爐的體積大小控制銅水體積在熔爐體積的90%以下，熔煉溫度為1300-1380攝氏度，時間為2—3小時；采用斯派克直讀光譜儀對熔煉完成的銅合金水進行成分檢測，以確定其化學成分在國標要求范圍之內(nèi)；將納米級碳化硅粉體放入檢驗合格的ZCuSnlOPbl銅合金液體的表面，開啟工頻電爐的震動裝置并用石墨棒進行攪拌，使其均勻混合，進一步升高溫度至1400-1450攝氏度并保持1-1.5小時；保溫與鑄造，將熔煉完成的合金材料進行保溫，時間為30-50分鐘，采用連續(xù)鑄造的方式將此合金鑄造成合金棒材，鑄造溫度為1100-1150攝氏度；將鑄造完成后的合金棒材進行表面車加工處理，并按照出廠標準包裝。
[0028]與現(xiàn)有的銅基合金材料相比，本實施例提供的高速鐵路用復(fù)合銅基新型合金材料，具有更高的強度、硬度及耐磨性，從而延長了高速鐵路用相應(yīng)軸套等零件的使用壽命，降低了成本。
[0029]實施例3
[0030]一種高速鐵路用復(fù)合銅基新型合金材料，由以下組分組成:占總體積15%的納米級碳化娃，占總體積85%的銅合金ZCuSnlOPbl。其中納米級碳化娃通過已知的方法制得，尺寸范圍是50 μ m彡粒徑彡150 μ m ;銅合金ZCuSnlOPbl采用鑄造的方法按照國標GB/T1176-1987的標準制得。
[0031]按照國標GB/T 1176-1987的標準及銅合金ZCuSnlOPbl的化學成分要求將電解銅、鋁錠及鐵按照重量比例放入電爐中熔煉，熔煉期間根據(jù)熔爐的體積大小控制銅水體積在熔爐體積的90%以下，熔煉溫度為1300-1380攝氏度，時間為2—3小時；采用斯派克直讀光譜儀對熔煉完成的銅合金水進行成分檢測，以確定其化學成分在國標要求范圍之內(nèi)；將納米級碳化硅粉體放入檢驗合格的ZCuSnlOPbl銅合金液體的表面，開啟工頻電爐的震動裝置并用石墨棒進行攪拌，使其均勻混合，進一步升高溫度至1400-1450攝氏度并保持1-1.5小時；保溫與鑄造，將熔煉完成的合金材料進行保溫，時間為30-50分鐘，采用連續(xù)鑄造的方式將此合金鑄造成合金棒材，鑄造溫度為1100-1150攝氏度；將鑄造完成后的合金棒材進行表面車加工處理，并按照出廠標準包裝。
[0032]與現(xiàn)有的銅基合金材料相比，本實施例提供的高速鐵路用復(fù)合銅基新型合金材料，具有更高的強度、硬度及耐磨性，從而延長了高速鐵路用相應(yīng)軸套等零件的使用壽命，降低了成本。
[0033]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍；如果不脫離本發(fā)明的精神和范圍，對本發(fā)明進行修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍當中。
【主權(quán)項】
1.一種高速鐵路用復(fù)合銅基新型合金材料，其特征在于，由以下組分組成:占總體積8-15%的納米級碳化硅，占總體積85-92%的銅合金ZCuSnlOPbl。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速鐵路用復(fù)合銅基新型合金材料，其特征在于，由以下組分組成:占總體積8 %的納米級碳化娃，占總體積92 %的銅合金ZCuSnlOPbl。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速鐵路用復(fù)合銅基新型合金材料，其特征在于，由以下組分組成:占總體積11 %的納米級碳化娃，占總體積89 %的銅合金ZCuSnlOPbl。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速鐵路用復(fù)合銅基新型合金材料，其特征在于，由以下組分組成:占總體積15%的納米級碳化娃，占總體積85%的銅合金ZCuSnlOPbl。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的高速鐵路用復(fù)合銅基新型合金材料，其特征在于，所述納米級碳化娃通過已知的方法制得，尺寸范圍是50 μm <粒徑< 150 μπι。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的高速鐵路用復(fù)合銅基新型合金材料，其特征在于，所述銅合金ZCuSnlOPbl采用鑄造的方法按照國標GB/T 1176-1987的標準制得。
7.一種如權(quán)利要求1-4中任意一項所述的高速鐵路用復(fù)合銅基新型合金材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)按照國標GB/T1176-1987的標準及銅合金ZCuSnlOPbl的化學成分要求將電解銅、鋁錠及鐵按照重量比例放入電爐中熔煉，熔煉期間根據(jù)熔爐的體積大小控制銅水體積在熔爐體積的90%以下，熔煉溫度為1300-1380攝氏度，時間為2_3小時； 2)采用光譜儀對熔煉完成的銅合金水進行成分檢測，以確定其化學成分在國標要求范圍之內(nèi)； 3)將納米級碳化硅粉體放入檢驗合格的ZCuSnlOPbl銅合金液體的表面，開啟工頻電爐的震動裝置并用石墨棒進行攪拌，使其均勻混合，進一步升高溫度至1400-1450攝氏度并保持1-1.5小時； 4)保溫與鑄造，將熔煉完成的合金材料進行保溫，時間為30-50分鐘，采用連續(xù)鑄造的方式將此合金鑄造成合金棒材，鑄造溫度為1100-1150攝氏度； 5)將鑄造完成后的合金棒材進行表面車加工處理，并按照出廠標準包裝。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高速鐵路用復(fù)合銅基新型合金材料的制備方法，其特征在于，步驟2)中所述光譜儀采用斯派克直讀光譜儀。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高速鐵路用復(fù)合銅基新型合金材料及其制備方法，該復(fù)合銅基新型合金材料由以下組分組成：占總體積8-15％的納米級碳化硅,占總體積85-92％的銅合金ZCuSn10Pb1。本發(fā)明將納米碳化硅材料通過一定的技術(shù)手段均勻分布在現(xiàn)有的合金材料中，利用納米級碳化硅高硬度，高耐磨性和良好的自潤滑及高溫強度大的性能，實現(xiàn)了合金材料的性能的進一步提升。本發(fā)明所得到的高速鐵路用復(fù)合銅基新型合金材料具有更高的強度﹑硬度及耐磨性，從而延長了高速鐵路用相應(yīng)軸套等零件的使用壽命，降低了成本。
【IPC分類】C22C9-00, C22C1-10
【公開號】CN104630544
【申請?zhí)枴緾N201510041147
【發(fā)明人】孫飛, 趙勇, 王青
【申請人】蘇州金倉合金新材料有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月27日