[发明专利]一种叶轮用高性能多元铸造铜合金及其制造方法与应用

说明书

本发明涉及叶轮用高性能多元铸造铜合金及其制造方法与应用，可有效解决力学性能优良，叶轮用高性能多元铸造铜合金，满足实际叶轮需要的要求问题，方法是，该铸造铜合金的化学成份质量百分比为：Zn：12.0～20.0%；Si：2.0～6.0%；Fe：1.0～8.5%；Cr：0.5～3.2%，Zr:0.02～0.08%，Mg：0.1～1.3%，Ti：0.1～3.8 %，V：0.1～1.4%，Sc：0.02～0.42%，La：0.01～0.25%，Be：0.01～0.09%，Ni：0.05～1.0%，Al：0.1～0.65%，Mn：0.02～1.3%，Re：0.11～0.25%，余量为Cu，本发明合金成份科学合理，原料丰富，制备方法简单，易生产，有效解决高性能叶轮的生产，可以应用于常规重力铸造、差压铸造、离心铸造等加工工艺，成本低，性能好，具有显著的生产加工优势，易于推广应用，经济和社会效益显著。

技术领域

本发明涉及合金，特别是一种叶轮用高性能多元铸造铜合金及其制造方法与应用。

背景技术

目前舰船用泵体、叶轮、阀门等零部件常用的制造材料大多为铸造锡青铜、铸造黄铜、铸造锡铅青铜等，这些合金凝固时呈现糊状凝固特性，其结晶温度区间高达几十甚至数百摄氏度，得到的铸件凝固组织晶粒粗大，元素偏析严重，铸造缺陷较多，其材料的力学性能偏低（抗拉强度一般低于300MPa），用其所生产的舰船用泵体、叶轮、阀门等零部件容易出现零部件寿命偏短，甚至是残次品等问题。

随着科学技术和海洋事业的迅速发展对舰船用泵体、叶轮、阀门材料有了更高的材料性能要求，因此急需提供一种力学性能更高、使用寿命更长的铜合金材料来满足实际生产应用需要。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种叶轮用高性能多元铸造铜合金及其制造方法与应用，可有效解决力学性能优良，叶轮用高性能多元铸造铜合金，满足实际叶轮需要的要求问题。

本发明解决的技术方案是，一种叶轮用高性能多元铸造铜合金及其制造方法与应用，该铸造铜合金的化学成份质量百分比为：Zn：12.0～20.0%；Si：2.0～6.0%；Fe：1.0～8.5%；Cr：0.5～3.2%，Zr:0.02～0.08%，Mg：0.1～1.3%，Ti：0.1～3.8 %，V：0.1～1.4%，Sc：0.02～0.42%，La：0.01～0.25%，Be：0.01～0.09%，Ni：0.05～1.0%，Al：0.1～0.65%，Mn：0.02～1.3%，Re：0.11～0.25%，余量为Cu，各元素化学成份质量百分比之和共计100%（以下同）；

其制备方法包括以下步骤：

(1)熔炼及浇铸：

将铜块加入真空感应熔炼炉内升温加热，待铜块充分熔化后，按照合金化学成份配比，利用二次加料机加入合金的各成分，快速升温过热，使合金各组分均匀熔化在一起，降温至1150-1220℃，保温15～30min，浇铸成型，在整个浇铸过程中，对铸型实施不间断外加强磁场，使熔体在强磁场条件下凝固，得叶轮铸件；

(2)热处理：

将浇铸的叶轮铸件进行热处理，方法是：

A.先将叶轮铸件在620～870℃保温2～4h，进行水淬处理，取出叶轮铸件，冷至室温；

B.对水淬冷却后的叶轮铸件进行三级分级时效处理：将叶轮铸件放入真空电阻炉，第一次在160～180℃下进行0.5～2.5h的初级时效处理，然后在410～480℃下进行1.5～8.5h的二级时效处理，然后再在220～380℃下进行0.5～10h的三级时效处理。

所生产的叶轮用高性能多元铸造铜合金可有效用于生产高性能叶轮，实现叶轮用高性能多元铸造铜合金在制备高性能叶轮中的应用。