一種核能蒸汽管道用高強度二硼化鈦顆粒增強銅基復合合金新材料的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及銅基合金材料，特別是涉及一種核能蒸汽管道用高強度二硼化鈦顆粒增強銅基復合合金新材料。
【背景技術】
[0002]二硼化鈦(TiB2)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;熔點是2980°C，密度是4.52g/cm3。二硼化鈦(TiB2)具有很高的硬度，在空氣中抗氧化溫度能達到1000°C，在鹽酸(HC1)和氫氟酸(HF)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、鋁電解槽陰極涂層材料及鋁、鐵、銅等金屬材料的強化劑。
[0003]國標銅合金(ZCuSn3ZnnPb4)是一種多組分鑄造青銅材料，它具有易加工、鑄造性能好、耐腐蝕等特性;主要應用于制造在海水、淡水和蒸汽中工作的管配件。但是，由于銅合金(ZCuSn3ZnnPb4)材料自身的原因，在核驅動蒸汽系統中的應用受到較大限制。只有在保證銅合金(ZCuSn3ZnnPb4)原有特性的前提下進一步提升該材料的強度才能拓展該材料在核蒸汽驅動系統中應用的要求。
【發明內容】
[0004]針對上述現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種提高強度的核能蒸汽管道用高強度二硼化鈦顆粒增強銅基復合合金新材料。
[0005]為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下:
[0006]—種核能蒸汽管道用高強度二硼化鈦顆粒增強銅基復合合金新材料，銅基復合合金新材料的成分包含二硼化鈦(TiB2)和銅合金(ZCuSn3ZnnPb4)，其中，銅基復合合金新材料的各成分組成按體積百分比分別為:二硼化鈦(TiB2): 5-7.5%，銅合金(ZCuSmZrmPbd:92.5-95%。
[0007]進一步地，銅基復合合金新材料的各成分組成按體積百分比分別為:二硼化鈦(TiB2):5.5-7%,銅合金(ZCuSn3ZniiPb4): 93-94,5%0
[0008]進一步地，二硼化鈦(TiB2)的粒徑在600μπι-900μπι范圍內。
[0009 ] 進一步地，銅合金(ZCuSn3ZnnPb4)的鑄造是按照國標GB/T 1176-2013的標準。
[0010]一種上述核能蒸汽管道用高強度二硼化鈦顆粒增強銅基復合合金新材料的制備方法，包含以下步驟:
[0011]步驟1:將電解銅、錫、鋅、鉛按照重量比例放入電爐中熔煉；
[0012]步驟2:采用斯派克直讀光譜儀對熔煉完成的銅合金(ZCuSn3ZnnPb4)液體進行成分檢測；
[0013]步驟3:將二硼化鈦(TiB2)粉體放入檢驗合格的銅合金(ZCuSn3ZnnPb4)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以均勻混合，然后進一步升高溫度到保持溫度并在保持溫度下保持；
[0014]步驟4:保溫與鑄造，將熔煉完成的銅基復合合金新材料保溫，采用連續鑄造的方式將銅基復合合金新材料鑄造成銅基復合合金新材料棒材；
[0015]步驟5:將鑄造完成的銅基復合合金新材料棒材進行表面車加工處理，并按照出廠標準包裝。
[0016]進一步地，步驟I中的熔煉溫度為1000°c-l 100°C，熔煉時間為4-4.5小時。
[0017]進一步地，步驟3中的保持溫度為1450°C_1550°C，保持時間為25-35分鐘。
[0018]進一步地，步驟4中的保溫時間為30-35分鐘，鑄造溫度為1200°C_1250°C。
[0019]本發明的核能蒸汽管道用高強度二硼化鈦顆粒增強銅基復合合金新材料，將二硼化鈦(TiB2)材料通過一定的技術手段均勻分布在現有的銅合金(ZCuSn3Zn11Pb4)材料中，利用高純度二硼化鈦(TiB2)高硬度、優良的熱穩定性的性能，實現銅合金(ZCuSn3Zn11Pb4)材料的性能的進一步提升。本發明的核能蒸汽管道用高強度二硼化鈦顆粒增強銅基復合合金新材料具有比現有的銅合金(ZCuSn3Zm1Pb4)材料更高的強度、硬度、耐磨性以及耐腐蝕性，可適用于更高溫度的蒸汽環境當中，從而拓展現有的銅合金(ZCuSn3Zn11Pb4)材料在核能蒸汽管道中的應用范圍。
【具體實施方式】
[0020]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0021]本發明提供的核能蒸汽管道用高強度二硼化鈦顆粒增強銅基復合合金新材料，銅基復合合金新材料的成分包含二硼化鈦(TiB2)和銅合金(ZCuSn3Zn11Pb4)，其中，銅基復合合金新材料的各成分組成按體積百分比分別為:二硼化鈦(TiB2 ):5-7.5%，銅合金(ZCuSn3Zn11Pb4):92.5-95%。二硼化鈦(TiB2)是通過已知的方法制得，二硼化鈦(TiB2)的粒徑在600μπι-900μπι范圍內。銅合金(ZCuSn3Zn11Pb4)的鑄造是按照國標GB/T1176-2013的標準。
[0022]本發明提供的核能蒸汽管道用高強度二硼化鈦顆粒增強銅基復合合金新材料的制備方法，包含以下步驟:
[0023]步驟1:按照國標GB/T 1176-2013的標準及銅合金(ZCuSn3Zn11Pb4)的化學成分要求將電解銅、錫、鋅、鉛按照重量比例放入電爐中熔煉，熔煉期間根據熔爐的體積大小控制銅合金(ZCuSn3Zn11Pb4)液體體積在熔爐體積的99%以下，熔煉溫度為1000°C-1100°C，熔煉時間為4-4.5小時。
[0024]步驟2:采用斯派克直讀光譜儀對熔煉完成的銅合金(ZCuSn3ZnnPb4)液體進行成分檢測，以確定銅合金(ZCuSn3ZnnPb4)液體的化學成分在國標要求范圍之內。
[0025]步驟3:將二硼化鈦(TiB2)粉體放入檢驗合格的銅合金(ZCuSn3ZnnPb4)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以均勻混合，進一步升高溫度到1450°C_1550°C并保持25-35分鐘。
[0026]步驟4:保溫與鑄造，將熔煉完成的銅基復合合金新材料保溫30-35分鐘，采用連續鑄造的方式將銅基復合合金新材料鑄造成銅基復合合金新材料棒材，鑄造溫度為1200°C_1250。。；
[0027]步驟5:將鑄造完成的銅基復合合金新材料棒材進行表面車加工處理，并按照出廠標準包裝。
[0028]實施例一:
[0029]按體積百分比為:二硼化鈦(TiB2): 5%，銅合金(ZCuSn3ZnnPb4): 95%準備原料。其中二硼化鈦(TiB2)是通過已知的方法制得，二硼化鈦(TiB2)的粒徑為600μπι。銅合金(ZCuSn3ZrmPb4)的鑄造是按照國標GB/T 1176-2013的標準。
[0030]首先，按照國標GB/T 1176-2013的標準及銅合金(ZCuSn3ZrmPb4)的化學成分要求將電解銅、錫、鋅、鉛按照重量比例放入電爐中熔煉，恪煉期間根據熔爐的體積大小控制銅合金(ZCuSn3ZnnPb4)液體體積在熔爐體積的99%以下，熔煉溫度為1100°C，熔煉時間為4.5小時。
[0031 ]接著，采用斯派克直讀光譜儀對熔煉完成的銅合金(ZCuSn3ZnnPb4)液體進行成分檢測，以確定銅合金(ZCuSn3ZnnPb4)液體的化學成分在國標要求范圍之內。
[0032]接著，將二硼化鈦(TiB2)粉體放入檢驗合格的銅合金(ZCuSn3ZnnPb4)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以均勻混合，進一步升高溫度到1550°C并保持35分鐘。
[0033]接著，保溫與鑄造，將熔煉完成的銅基復合合金新材料保溫35分鐘，采用連續鑄造的方式將銅基復合合金新材料鑄造成銅基復合合金新材料棒材，鑄造溫度為1250°C;
[0034]最后，將鑄造完成的銅基復合合金新材料棒材進行表面車加工處理，并按照出廠標準包裝。
[0035]制備的核能蒸汽管道用高強度二硼化鈦顆粒增強銅基復合合金新材料的強度、硬度、耐磨性以及耐腐蝕性均高于原有的銅合金(ZCuSn3ZnnPb4)材料，可適用于更高溫度的蒸汽環境中，原有的銅合金(ZCUSn3ZnnPb4)適用于200°C以下的環境，本發明的核能蒸汽管道用高強度二硼化鈦顆粒增強銅基復合合金新材料適用于340°C以下的環境。
[0036]實施例二:
[0037]按體積百分比為:二硼化鈦(TiB2):5.5%，銅合金(ZCuSMZrmPbJ:94.5%準備原料。其中二硼化鈦(TiB2)是通過已知的方法制得，二硼化鈦(TiB2)的粒徑為700μπι。銅合金(ZCuSn3ZrmPb4)的鑄造是按照國標GB/T 1176-2013的標準。
[0038]首先，按照國標GB/T 1176-2013的標準及銅合金(ZCuSn3ZrmPb4)的化學成分要求將電解銅、錫、鋅、鉛按照重量比例放入電爐中熔煉，恪煉期間根據熔爐的體積大小控制銅合金(ZCuSn3ZnnPb4)液體體積在熔爐體積的99%以下，熔煉溫度為1080°C，熔煉時間為4.4小時。
[0039]接著，采用斯派克直讀光譜儀對熔煉完成的銅合金(ZCuSn3ZnnPb4)液體進行成分檢測，以確定銅合金(ZCuSn3ZnnPb4)液體的化學成分在國標要求范圍之內。
[0040 ]接著，將二硼化鈦(T i B2)粉體放入檢驗合格的銅合金(ZCuSn3ZnnPb4)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以均勻混合，進一步升高溫度到1530°C并保持33分鐘。
[0041]接著，保溫與鑄造，將熔煉完成的銅基復合合金新材料保溫34分鐘，采用連續鑄造的方式將銅基復合合金新材料鑄造成銅基復合合金新材料棒材，鑄造溫度為1230°C;
[0042]最后，將鑄造完成的銅基復合合金新材料棒材進行表面車加工處理，并按照出廠標準包裝。
[0043]制備的