一種高強度二硼化鈦增強銅基復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種銅基合金復合材料及其制備方法，特別是設及一種用于耐高溫海 洋工程起重設備的高強度二棚化鐵增強銅基復合材料。
【背景技術】
[0002] 鑄造方法按照國標GB/T1176-2013的標準制備的銅合金Z化SnioPbs是一種多用 途的錫鉛青銅材料，由于其具有很好的耐腐蝕性，特別是對稀硫酸、鹽酸和脂肪酸的耐腐蝕 性高，因此主要用于如制造耐蝕、耐酸的配件W及破碎機的襯套、軸瓦等。但是由于其抗拉 強度和硬度性能較低（抗拉強度> 245MPa，硬度> 70HBW)，嚴重限制了該材料在耐腐蝕性 的海洋工程中的應用，現階段只有海洋工程工程用平臺搭建中得到使用，而在海水中需要 耐腐蝕的起重機械方面難W應用。
[0003] 二棚化鐵是一種具有六方晶體結構的灰色或灰黑色的粉末或晶體材料；烙點是 2980°C，密度是4. 52g/cm3。它具有很高的硬度，在空氣中抗氧化溫度能達到1000°C，在 HCl(鹽酸）和HF(氨氣酸）中穩定，具有優良的熱穩定性、抗氧化性能及導電性能；主要用 于導電陶瓷材料，陶瓷切削刀具及模具，復合陶瓷材料，侶電解槽陰極涂層材料及侶、鐵、銅 等金屬材料的強化劑。
[0004] 綜上，利用二棚化鐵高硬度，耐腐蝕、化學穩定好，高溫抗氧化性好的優點，克服 了銅合金Z化SniePbs抗拉強度、硬度性能較低和不耐高溫的缺點，將二棚化鐵與銅合金 Z化Sni。化5制備成復合材料在保證銅合金Z化Sn1。化5原有耐腐蝕性能的同時提高抗拉強度、 硬度及耐高溫性，從而使得該高強度二棚化鐵增強銅基復合材料能夠應用于海水中耐腐蝕 的起重機械中。
【發明內容】
[00化]本發明的目的在于，通過改進二棚化鐵和銅合金Z化SninPbs之間體積配比W及制 備條件，提供一種有效提高銅合金Z化Sni。化5抗拉強度、硬度及耐高溫性的用于耐高溫海洋 工程起重設備的高強度二棚化鐵增強銅基復合材料及其制備方法。
[0006] 為實現上述發明目的，本發明所提供的技術方案是：
[0007] 一種用于耐高溫海洋工程起重設備的高強度二棚化鐵增強銅基復合材料，由如 下體積百分比的組分組成：純度大于96%的高純度二棚化鐵12-15%，銅合金Z化SniePbs 85-88%。
[0008] 優選地，本發明的用于耐高溫海洋工程起重設備的高強度二棚化鐵增強銅基復 合材料，由如下體積百分比的組分組成：純度大于96%的高純度二棚化鐵12%，銅合金 ZCuSriioPbs88 %O
[0009] 優選地，本發明的用于耐高溫海萍工程起重設備的高強度二欄化鑰;增強銅基復 合材料，由如下體積百分比的組分組成：純度大于96%的高純度二棚化鐵14%，銅合金 ZCuSnioPbs86%。
[0010] 優選地，本發明的用于耐高溫海洋工程起重設備的高強度二棚化鐵增強銅基復 合材料，由如下體積百分比的組分組成：純度大于96%的高純度二棚化鐵15%，銅合金ZQiSnioPbg85%。 W11] 進一步地，所述銅合金Z化SniePbs由如下質量百分比的組分組成：錫錠 9. 0-11.0%，鉛錠4.0-6. 0%，鋒《1.0%，雜質《1.0%，其余為銅。
[0012] 一種用于耐高溫海洋工程起重設備的高強度二棚化鐵增強銅基復合材料的制備 方法，具有W下步驟： 陽01引 1)制備銅合金Z化SniePbs:將電解銅，錫錠，鉛錠、鋒按照上述的重量比例放入電 爐中烙煉，烙煉中銅合金液體體積小于電爐體積的90% ;烙煉溫度為1100-1200°C，時間為 3-3.化；
[0014] 2)使用斯派克直讀光譜儀對制備的銅合金液體進行成分檢測，W確定其化學組成 在上述的范圍之內；
[0015] 3)將純度大于96%的高純度二棚化鐵按體積百分比為12-15%與放入上述銅合 金ZCuSni。化5液體的表面，開啟工頻電爐的震動裝置并同時用石墨棒進行攬拌，使二者均勻 混合；進一步升高電爐溫度至1300-1400°C并保持30-35min;
[0016] 4)將制作完成的高強度二棚化鐵增強銅基復合材料在電爐中進行保溫，時間為 35-40min;之后采用連續鑄造的方式將此高強度二棚化鐵增強銅基復合材料鑄造成高強度 二棚化鐵增強銅基復合板棒板，鑄造溫度為1100-1150°C;
[0017] 5)將鑄造完成之后的高強度二棚化鐵增強銅基復合板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3中，所述高純度二棚化鐵的體積百分比為12%。
[0019] 進一步地，步驟3中，所述高純度二棚化鐵的體積百分比為14%。
[0020] 進一步地，步驟3中，所述高純度二棚化鐵的體積百分比為15%。
[0021] 采用上述技術方案，本發明的有益效果有：
[0022] 1.本發明將高純度二棚化鐵材料通過上述技術手段均勻分布在銅合金洗USniePbs 材料中，利用二棚化鐵高硬度，耐腐蝕、化學穩定好，高溫抗氧化性好等特點，彌補了銅合金 Z化SniePbs材料的抗拉強度低、硬度低和不耐高溫等缺點，實現銅合金Z化SnItjPbg材料的抗 拉強度、硬度和耐高溫性能的進一步提升。
[0023] 2.本發明所得到的高強度二棚化鐵增強銅基復合材料，通過改變二棚化鐵和銅合 金Z化SnwPbs的體積比，能有效的提高最終高強度二棚化鐵增強銅基復合材料的抗拉強度、 硬度和耐高溫性。高強度二棚化鐵增強銅基復合材料制造的部件的抗拉強度由245MPa提 高至500MPa，硬度由70HBW提高至140HBW，能夠承受的最高溫度為600°C，從而使得該高強 度二棚化鐵增強銅基復合材料能夠長期應用在海水中耐腐蝕的起重機械中。
【附圖說明】
[0024] 圖1是本發明的用于耐高溫海洋工程起重設備的高強度二棚化鐵增強銅基復合 材料的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[00巧]W下結合附圖和實施例對本發明提供的用于耐高溫海洋工程起重設備的高強度 二棚化鐵增強銅基復合材料及其制備方法作進一步說明，但并非限制本發明的應用范圍。
[0026] 連施倆I1
[0027] 本發明實施例1的用于耐高溫海洋工程起重設備的高強度二棚化鐵增強銅基復 合材料，由如下體積百分比的組分組成：純度大于96%的高純度二棚化鐵12%，銅合金 Z化SnicPbs88%，其中銅合金Z化SnicPbs由如下質量百分比的組分組成：錫錠9. 0-11.0%， 鉛錠4. 0-6. 0%，鋒《1. 0%，雜質《1. 0%，其余為銅。
[0028] 本發明實施例1的用于耐高溫海洋工程起重設備的高強度二棚化鐵增強銅基復 合材料的制備方法，具有W下步驟（參見圖1):
[0029] 1)制備銅合金Z化SniePbs:將電解銅，錫錠，鉛錠、鋒按照上述的重量比例放入電 爐中烙煉，烙煉中銅合金液體體積小于電爐體積的90% ;烙煉溫度為Iiocrc，時間為化；
[0030] 2)使用斯派克直讀光譜儀對制備的銅合金液體進行成分檢測，W確定其化學組成 在上述的范圍之內；
[0031] 3)將純度大于96%的高純度二棚化鐵按體積百分比為12%與放入上述銅合金 Z化SniuPbs液體的表面，開啟工頻電爐的震動裝置并同時用石墨棒進行攬拌，使二者均勻混 合；進一步升高電爐溫度至1300°C并保持30min;
[0032] 4)將制作完成的高強度二棚化鐵增強銅基復合材料在電爐中進行保溫，時間為 35min;之后采用連續鑄造的方式將此高強度二棚化鐵增強銅基復合材料鑄造成高強度二 棚化鐵增強銅基復合板棒板，鑄造溫度為Iiocrc;
[0033] 5)將鑄造完成之后的高強度二棚化鐵增強銅基復合板棒材進行表面車加工處理， 并按照出廠標準包裝。
[0034] 連施倆I 2
[0035] 本發明實施例2的用于耐高溫海洋工程起重設備的高強度二棚化鐵增強銅基復 合材料，由如下體積百分比的組分組成：純度大于96%的高純度二棚化鐵14%，銅合金 Z化SnicPbs86%，其中銅合金Z化SnicPbs由如下質量百分比的組分組成：錫錠9. 0-11.0%， 鉛錠4.0-6. 0%，鋒《1.0%，雜質《1.0%，其余為銅。