[发明专利]一种低温冲击性能优异的镍铜合金及其生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，尤其涉及一种低温冲击性能优异的镍铜合金，同时还涉及其生产工艺。

背景技术

天然气作为清洁能源越来越受到青睐，很多国家都将LNG(液化天然气)列为首选燃料。天然气在能源供应中的比例迅速增加，液化天然气正以每年约12％的高速增长，成为全球增长最迅猛的能源行业之一。近年来全球LNG的生产和贸易日趋活跃，LNG已成为稀缺清洁资源，正在成为世界油气工业新的热点。为保证能源供应多元化和改善能源消费结构，一些能源消费大国越来越重视LNG的引进，日本、韩国、美国、欧洲都在大规模兴建LNG接收站。国际大石油公司也纷纷将其新的利润增长点转向LNG业务，LNG将成为石油之后下一个全球争夺的热门能源商品。

目前，大量的LNG的运输主要依靠轮船的运输方式，当LNG运输船到达码头后需要用专用的低温泵将其从船舱输送到岸上的管道或储存罐。这样一来，低温泵的功效便成为LNG运输过程中的关键一环。通常，金属材料大部分都存在塑性-脆性转变温度，这种温度一般均在0摄氏度以下，温度越低材料的力学性能越差。因此，对于LNG专用低温泵的轴材料来说，其超低温力学性能决定了低温泵的使用性能。低温泵轴材料的超低温力学性能越优异，低温泵的使用性能越好。

目前低温泵的轴材料一般采用镍铜合金，镍铜合金为单一σ相，该合金没有塑性-脆性转变温度，非常适合在低温下使用。然而，镍铜二元合金的强度不高，难以满足泵轴对力学性能的要求。为此，要满足LNG低温泵轴在低温条件下的力学性能要求，镍铜合金中还需要加入锰、碳、硅、铁、铝和钛等元素来提高镍铜二元合金的力学性能。但是现有的低温泵轴材料用镍铜合金，由于其元素组成不够合理，加上生产工艺上的缺陷，现有的低温泵轴材料用镍铜合金低温冲击性能不佳，韧性也不能满足要求。

发明内容

本发明目的是提供一种低温冲击性能优异的镍铜合金，该镍铜合金除具有很高的强度和韧性外，其低温冲击功可以达到150J以上(V型口，-196℃)，具有非常优异的低温冲击性能。

本发明目的还在于提供一种低温冲击性能优异的镍铜合金的生产工艺。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种低温冲击性能优异的镍铜合金，所述镍铜合金的成分重量百分比为：

Cu：28.5％～32.5％；

Al：2.74％～3.2％；

Ti：0.47％～0.6％；

Mn：1.18％～1.28％；

Si：0.33％～0.38％；

C：0.057％～0.085％；

S≤0.002％；

余量为Ni。

可选的，所述镍铜合金的成分重量百分比为：Cu：30.5％，Al：2.88％，Ti：0.47％，Mn：1.18％，Si：0.35％，C：0.06％，S≤0.002％；余量为Ni。

可选的，所述镍铜合金的成分重量百分比为：Cu：32.5％，Al：3.2％，Ti：0.6％，Mn：1.28％，Si：0.38％，C：0.085％，S≤0.002％；余量为Ni。

可选的，所述镍铜合金的成分重量百分比为：Cu：28.5％，Al：2.74％，Ti：0.52％，Mn：1.18％，Si：0.33％，C：0.057％，S≤0.002％；余量为Ni。

一种低温冲击性能优异的镍铜合金的生产工艺，所述生产工艺包括以下步骤：

原料在真空熔炼炉内于1500～1650℃下熔炼生产熔液，熔炼过程中加入少量镁铜作为除气剂，所述原料的重量百分比组成为：29％～33％的Cu，2.9％～3.5％的电解铝，0.5％～0.7％的纯钛，1.2％～1.3％的电解锰，0.35％～0.4％的纯硅，0.07％～0.1％的碳粉，余量的电解镍；

熔液在1580～1600℃下进行精炼40～45分钟；

精炼结束后在1530～1550℃静置30分钟；

降温至1500～1520℃后，浇入铸铁模中，冷却至室温，得到铸锭；

对所述铸锭进行切冒口和去除氧化皮处理；

然后对铸锭在1150℃进行加热，之后进行锻压加工，锻压变形量大于60％；

锻压结束后对所得锻件进行热处理，制得镍铜合金成品。