專利名稱：一種高性能鈹銅合金及其制備方法
一種高性能鈹銅合金及其制備方法
技術領域：
本發明涉及合金材料，尤其涉及一種高性能鈹銅合金及其制備方法。背景技術：
鈹銅鑄鍛件廣泛應用于模具制造、電子電器、通訊儀器、航空航天、石油化工、治金礦山、汽車家電、機械制造等領域。目前，公知的鈹銅材料配方主要由Be、Co、Ni等金屬元素配制而成，再由砂型鑄造而得，雖然鈹青銅是銅基合金中綜合性能最好的材料，但受制于目前落后生產工藝及配方，鈹銅合金的綜合性能仍有待提升，而且鑄件單件重量只能做到200kg 以下，大大制約了鈹銅鑄鍛件的應用。
發明內容
本發明針對現有技術的上述缺陷，提供一種高性能鈹銅合金及其制備方法，以提升合金的綜合性能。為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的
一種高性能鈹銅合金，按重量百分比包括鈹1. 6-2. 2，鈷和鎳共0. 35-0. 65，釔 0. 03-0. 1，鈦0. 03-0. 1，硼0. 1-0. 3，鎂0. 1-0. 3，余量的銅；其中，鈹以鈹銅中間合金的形式加入，鈹占鈹銅合金3. 8-4.2的百分比重，鈷和鎳也分別以鈷銅合金、鎳銅合金的中間合金形式加入，鈷和鎳分別占合金的8-12的百分比重，鈦以鈦銅中間合金形式加入，鈦占合金的4-6的百分比重，釔以釔銅中間合金形式加入，釔占合金的8-12的百分比重。如上述高性能鈹銅合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟
(1)熔煉加入鈷銅中間合金、鎳銅中間合金、60%-80%的鈹銅中間合金進行熔煉并在合金表面覆蓋硼和鎂，待金屬完全融化后，升溫至1100-120(TC，加入剩余的鈹銅合金進行熔煉，待金屬完全融化后加入鈦銅、釔銅中間合金進行熔煉并在合金表面覆蓋硼和鎂；
(2)澆注將上述熔煉所得熔液澆注至振動金屬型鑄造裝置內初成型；
(3)熱鍛將澆注所得合金錠在705-770°C環境下進行保溫，然后在鍛壓機內進行 30-35%的變形鍛造；
(4)固溶處理將熱鍛后的鑄件在780-820°C環境下保溫，然后進行淬火處理；
(5)冷鍛處理；
(6)時效硬化處理。從以上技術方案可以看出，本發明添加了微量的釔基稀土、鎂、硼、使材料的機械綜合性能提高了，使用效果明顯，大大延長了材料的使用壽命，應用于壓鑄機中的鈹銅壓射頭由原來8000-12000模次，達到2萬模次以上，添加了硼有效去除了合金中的氧化物，達到凈化溶液、除氣、除渣目的，成品率大幅提升，本發明還采用振動金屬型鑄造提高了鑄件單重，從原來的200kg以下提高到本發明的800kg。
附圖是為本發明振動金屬型鑄造裝置結構示圖。具體實施方式
3下面結合具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。實施例一
本發明高性能鈹銅合金，按重量百分比包括鈹2，鈷和鎳共0. 45，釔0. 08，鈦0. 06，硼 0. 1，鎂0. 1，余量的銅；其中，鈹以鈹銅中間合金的形式加入，鈹占鈹銅合金4的百分比重， 鈷和鎳也分別以鈷銅合金、鎳銅合金的中間合金形式加入，鈷和鎳分別占合金10的百分比重，鈦以鈦銅中間合金形式加入，鈦占合金5的百分比重，釔以釔銅中間合金形式加入，釔占合金10的百分比重。如上述高性能鈹銅合金的制備方法，包括以下步驟
(1)熔煉先將電解銅Co-Cu中間合金，Ni-Cu中間合金，75%的鈹銅中間合金，入爐、加入硼渣(硼沙和金屬鎂的混合物)覆蓋，升溫，待金屬完全熔化后，升溫到1150°C，加入剩余的鈹銅合金，再次升溫至1150°C，停止送電，加入烘烤好的鈦銅，釔銅重稀土合金，用石墨棒攪拌兩分鐘，撈去浮渣，出爐將金屬溶液傾倒入容器，二次攪拌，加稻草，除雜，除渣，加覆蓋劑覆蓋，待溶液溫度降至1080°C時就可以進行澆鑄。加入鈷銅中間合金、鎳銅中間合金、75%的鈹銅中間合金進行熔煉并在合金表面覆蓋硼和鎂，待金屬完全融化后，升溫至1150°C，加入剩余的鈹銅合金進行熔煉，待金屬完全融化后加入鈦銅、釔銅中間合金進行熔煉并在合金表面覆蓋硼和鎂；
(2)澆注將上述熔煉所得熔液澆注至振動金屬型鑄造裝置內，快速澆注至冒口，待熔液上升至砂型冒口 50mm處，停止澆注20秒，待其液面收縮，然后在澆注到120mm停40秒， 最后注滿冒口，加木炭保溫冒口，待冒口液面完全收縮后，開啟振動平臺3分鐘；
(3)熱鍛將粗加工銑去表面的鑄件，入箱式電阻爐加熱，溫升至750°C，保溫時間為每 25. 4MM截面厚度保溫1小時；再加熱保溫每25. 4MM截面厚度保溫0. 5小時；
將保溫時間足夠的鑄件拿出放入鍛壓機，使其變形加工率達到3 1 ；
(4)固溶處理將熱鍛后的鑄件升溫至800°C保溫5小時，迅速水淬冷卻；
(5)冷鍛處理；
(6)時效硬化處理冷鍛后鑄件，先升溫至200°C保溫1小時，再升溫至350°C，保溫3小時，出爐空冷。
實施例二 本發明高性能鈹銅合金，按重量百分比包括鈹1. 6，鈷和鎳共0. 35，釔 0. 03-0. 1，鈦0. 03，硼0. 1，鎂0. 1，余量的銅；其中，鈹以鈹銅中間合金的形式加入，鈹占鈹銅合金3. 8的百分比重，鈷和鎳也分別以鈷銅合金、鎳銅合金的中間合金形式加入，鈷和鎳分別占合金的8的百分比重，鈦以鈦銅中間合金形式加入，鈦占合金的4的百分比重，釔以釔銅中間合金形式加入，釔占合金的8的百分比重。
如上述高性能鈹銅合金的制備方法，包括以下步驟
(1)熔煉加入鈷銅中間合金、鎳銅中間合金、60%的鈹銅中間合金進行熔煉并在合金表面覆蓋硼和鎂，待金屬完全融化后，升溫至1100°C，加入剩余的鈹銅合金進行熔煉，待金屬完全融化后加入鈦銅、釔銅中間合金進行熔煉并在合金表面覆蓋硼和鎂；
(2)澆注將上述熔煉所得熔液澆注至振動金屬型鑄造裝置內初成型；
(3)熱鍛將澆注所得合金錠在705°C環境下進行保溫，然后在鍛壓機內進行30%的變形鍛造；(4)固溶處理將熱鍛后的鑄件在780°C環境下保溫，然后進行淬火處理；
(5)冷鍛處理按傳統方法冷鍛處理；
(6)時效硬化處理按傳統方法時效硬化處理。
實施例三本發明高性能鈹銅合金，按重量百分比包括鈹2. 2，鈷和鎳共0. 65，釔 0. 03-0. 1，鈦0. 1，硼0.3，鎂0.3，余量的銅；其中，鈹以鈹銅中間合金的形式加入，鈹占鈹銅合金4. 2的百分比重，鈷和鎳也分別以鈷銅合金、鎳銅合金的中間合金形式加入，鈷和鎳分別占合金的12的百分比重，鈦以鈦銅中間合金形式加入，鈦占合金的6的百分比重，釔以釔銅中間合金形式加入，釔占合金的12的百分比重。如上述高性能鈹銅合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟
(1)熔煉加入鈷銅中間合金、鎳銅中間合金、80%的鈹銅中間合金進行熔煉并在合金表面覆蓋硼和鎂，待金屬完全融化后，升溫至1200°C，加入剩余的鈹銅合金進行熔煉，待金屬完全融化后加入鈦銅、釔銅中間合金進行熔煉并在合金表面覆蓋硼和鎂；
(2)澆注將上述熔煉所得熔液澆注至振動金屬型鑄造裝置內初成型；
(3)熱鍛將澆注所得合金錠在770°C環境下進行保溫，然后在鍛壓機內進行35%的變形鍛造；
(4)固溶處理將熱鍛后的鑄件在820°C環境下保溫，然后按照傳統方法進行淬火處
理；
(5)冷鍛處理；
(6)時效硬化處理。如附圖所示，上述振動金屬型鑄造裝置包括砂型冒口 1、石墨組合模具2、耐熱灰鐵底模3、石墨墊塊4、振動平臺5，石墨墊塊4設于振動平臺5上，耐熱灰鐵底模3設于石墨墊塊4，石墨組合模具2設于耐熱灰鐵底模3上，石墨組合模具外用鋼箍固定，上面加蓋砂型冒口 1。以下是本發明銅材與現有銅材機械綜合性能對比
權利要求
1.一種高性能鈹銅合金，其特征在于，按重量百分比包括鈹1.6-2. 2，鈷和鎳共 0. 35-0. 65，釔 0. 03-0. 1，鈦 0. 03-0. 1，硼 0. 1-0. 3，鎂 0. 1-0. 3，余量的銅；其中，鈹以鈹銅中間合金的形式加入，鈹占鈹銅合金3. 8-4. 2的百分比重，鈷和鎳也分別以鈷銅合金、鎳銅合金的中間合金形式加入，鈷和鎳分別占合金的8-12的百分比重，鈦以鈦銅中間合金形式加入，鈦占合金的4-6的百分比重，釔以釔銅中間合金形式加入，釔占合金的8-12的百分比重。
2.如權利要求1所述高性能鈹銅合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)熔煉加入鈷銅中間合金、鎳銅中間合金、60%-80%的鈹銅中間合金進行熔煉并在合金表面覆蓋硼和鎂，待金屬完全融化后，升溫至1100-1200°C，加入剩余的鈹銅合金進行熔煉，待金屬完全融化后加入鈦銅、釔銅中間合金進行熔煉并在合金表面覆蓋硼和鎂；(2)澆注將上述熔煉所得熔液澆注至振動金屬型鑄造裝置內初成型；(3)熱鍛將澆注所得合金錠在705-770°C環境下進行保溫，然后在鍛壓機內進行 30-35%的變形鍛造；(4)固溶處理將熱鍛后的鑄件在780-820°C環境下保溫，然后進行淬火處理；(5)冷鍛處理；(6)時效硬化處理。
全文摘要
本發明公開了一種高性能鈹銅合金及其制備方法，按重量百分比包括鈹1.6-2.2，鈷和鎳共0.35-0.65，釔0.03-0.1，鈦0.03-0.1，硼0.1-0.3，鎂0.1-0.3，余量的銅；其中，鈹以鈹銅中間合金的形式加入，鈹占鈹銅合金3.8-4.2的百分比重，鈷和鎳也分別以鈷銅合金、鎳銅合金的中間合金形式加入，鈷和鎳分別占合金的8-12的百分比重，鈦以鈦銅中間合金形式加入，鈦占合金的4-6的百分比重，釔以釔銅中間合金形式加入，釔占合金的8-12的百分比重。本發明機械綜合性能提高了，大大延長了材料的使用壽命，應用于壓鑄機中的鈹銅壓射頭由原來8000-12000模次，達到2萬模次以上。
文檔編號C22C9/00GK102181744SQ20111010564
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月27日 優先權日2011年4月27日
發明者張兆兵 申請人:東莞市嘉盛銅材有限公司