一種高強(qiáng)度碳化鈦顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料及其制備方法，特別是設(shè)及一種用于機(jī)車 高速滿輪的高強(qiáng)度碳化鐵顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 國標(biāo)銅合金材料Z化Sni。化1是一種多用途的錫青銅材料，其硬度高、耐磨性極好、 不易產(chǎn)生咬死現(xiàn)象、有較好的鑄造性能和可切削性、在大氣和淡水中具有良好耐蝕性，主要 用于制造高負(fù)荷（20MPaW下）和高滑動速度（8m/s)下工作的耐磨零件，如連桿、襯套、軸 瓦、齒輪、滿輪等。但是隨著我國高速鐵路的迅速發(fā)展，該材料在滿足高速機(jī)車零部件的制 造要求的同時，需要提高其相應(yīng)的強(qiáng)度，W減少其在一定時間段的磨損量，從而提高其使用 年限，減少更換零部件頻率，降低相應(yīng)的運行成本，節(jié)約資源。
[0003] 高純度的碳化鐵粉體是一種由二氧化鐵與炭黑在通氨氣的碳管爐或調(diào)頻真空爐 內(nèi)，1600°C-1800°c高溫下反應(yīng)制得的一種碳化鐵材料。由于碳化鐵具有高硬度，強(qiáng)度大，化 學(xué)穩(wěn)定好，不水解，高溫抗氧化性好等優(yōu)勢，因此它是硬質(zhì)合金生產(chǎn)的重要原料，可用于制 造耐磨材料、切削刀具材料、機(jī)械零件等，還可制作烙煉錫、鉛、儒、鋒等金屬的相蝸。
[0004] 綜上，將高純度碳化鐵和銅合金Z化Sn^Pbi二者優(yōu)勢結(jié)合在一起的新型銅基合金 復(fù)合材料一定能夠在一定程度上滿足機(jī)車高速滿輪等部件對材料的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽0化]本發(fā)明的目的在于，通過改進(jìn)高純度碳化鐵和銅合金Z化SniuPbi之間體積配比W及制備條件，提供一種有效提高銅合金ZCuSni。化1強(qiáng)度、耐磨性和耐腐蝕性的高強(qiáng)度碳化鐵 顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料及其制備方法。
[0006] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是：
[0007] 一種用于機(jī)車高速滿輪的高強(qiáng)度碳化鐵顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料，由如下體 積百分比的組分組成：純度大于98 %的高純度碳化鐵0. 05-1. 5 %，銅合金Z化SniePbi 98. 5-99. 95%。
[0008] 優(yōu)選地，本發(fā)明的高強(qiáng)度碳化鐵顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料，由如下體積百分比的組 分組成：純度大于98 %的高純度碳化鐵0.05 %，銅合金Z化SnicPbi99.95%。
[0009] 優(yōu)選地，本發(fā)明的高強(qiáng)度碳化鐵顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料，由如下體積百分比的組 分組成：純度大于98%的高純度碳化鐵0. 8%，銅合金Z化SnicPbi99. 2%。
[0010] 優(yōu)選地，本發(fā)明的高強(qiáng)度碳化鐵顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料，由如下體積百分比的組 分組成：純度大于98%的高純度碳化鐵1. 5%，銅合金Z化SniePbi98. 5%。
[0011] 進(jìn)一步地，所述高純度碳化鐵為粉體顆粒。 陽01引進(jìn)一步地，所述銅合金Z化SniePb油如下重量百分比的組分組成：錫錠 9. 0-11. 5 %，憐銅合金0. 5-1. 0 %，雜質(zhì)總和《0. 75 %，其余為銅。
[0013] 本發(fā)明提供一種用于機(jī)車高速滿輪的高強(qiáng)度碳化鐵顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的制 備方法具有w下步驟： 陽014] 1)制備銅合金Z化SnitjPbi:將電解銅、憐銅合金，錫錠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1150-1200°C，時間為 5-化；
[0015] 2)使用斯派克直讀光譜儀對制備的銅合金Z化SniePbi液體進(jìn)行成分檢測，W確定 其化學(xué)組成在上述的范圍之內(nèi)；
[0016] 3)將高純度碳化鐵顆粒按體積百分比為0. 05-1. 5%放入上述銅合金Z化SnicPbi 液體的表面，開啟工頻電爐的震動裝置并同時用石墨棒進(jìn)行攬拌，使二者均勻混合；進(jìn)一步 升高電爐溫度至1200-1250°C并保持50-60min;
[0017] 4)將制作完成的高強(qiáng)度碳化鐵顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料在電爐中進(jìn)行保溫，時間為 1-1.化；之后采用連續(xù)鑄造的方式將此高強(qiáng)度碳化鐵顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料鑄造成高強(qiáng)度 顆粒增強(qiáng)銅基合金復(fù)合棒材，鑄造溫度為1150-1200°c;
[0018] 5)將鑄造完成之后的高強(qiáng)度顆粒增強(qiáng)銅基合金復(fù)合棒材進(jìn)行表面車加工處理，并 按照出廠標(biāo)準(zhǔn)包裝。
[0019] 進(jìn)一步地，步驟3中，所述高純度碳化鐵顆粒的體積百分比為0. 05%。
[0020] 進(jìn)一步地，步驟3中，所述高純度碳化鐵顆粒的體積百分比為0. 8%。
[0021] 進(jìn)一步地，步驟3中，所述高純度碳化鐵顆粒的體積百分比為1. 5%。
[0022] 采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果有：
[0023] 本發(fā)明將高純度碳化鐵粉體通過上述技術(shù)手段均勻分布在銅合金Z化SniuPbi材料 中，利用碳化鐵高硬度，強(qiáng)度大，化學(xué)穩(wěn)定好，不水解，高溫抗氧化性好的性能，彌補(bǔ)了銅合 金Z化SninPbi材料的缺點，實現(xiàn)銅合金Z化SninPbi材料的性能的進(jìn)一步提升。本發(fā)明所得到 的高強(qiáng)度碳化鐵顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料具有更高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性W及耐腐蝕性，將其 應(yīng)用在高負(fù)荷和高滑動速度下工作的耐磨零件中，從而延長連桿、襯套、軸瓦、齒輪、滿輪機(jī) 的使用壽命。
【附圖說明】
[0024] 圖1是本發(fā)明的用于機(jī)車高速滿輪的高強(qiáng)度碳化鐵顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的方 法的流程圖。
【具體實施方式】
[00巧]W下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明提供的高強(qiáng)度碳化鐵顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料及 其制備方法作進(jìn)一步說明，但并非限制本發(fā)明的應(yīng)用范圍。
[0026] 連施倆I 1
[0027] 本發(fā)明實施例1的用于機(jī)車高速滿輪的高強(qiáng)度碳化鐵顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料， 各組分的體積百分比為純度大于98 %的高純度碳化鐵粉體0. 05 %，銅合金ZCuSniePbi 99. 95%。
[0028] 本發(fā)明實施例1的用于機(jī)車高速滿輪的高強(qiáng)度碳化鐵顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的 制備方法，具有W下步驟（如圖1所示）：
[0029] 1)制備銅合金Z化Sn^Pbi:按照國標(biāo)GB/T1176-1987的標(biāo)準(zhǔn)將電解銅、憐銅合金， 錫錠按照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115(TC，時間為化；
[0030] 2)使用斯派克直讀光譜儀對制備的銅合金Z化SniePbi液體進(jìn)行成分檢測，W確定 其化學(xué)組成在國標(biāo)要求范圍之內(nèi)；
[0031] 3)將高純度碳化鐵放入上述銅合金Z化SniePbi液體的表面，開啟工頻電爐的震 動裝置并同時用石墨棒進(jìn)行攬拌，使二者均勻混合；進(jìn)一步升高電爐溫度至120(TC并保持 50min;
[0032] 4)將制作完成的高強(qiáng)度碳化鐵顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料在電爐中進(jìn)行保溫，時間為 比；之后采用連續(xù)鑄造的方式將此高強(qiáng)度碳化鐵顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料鑄造成高強(qiáng)度顆粒 增強(qiáng)銅基合金復(fù)合棒材，鑄造溫度為115(TC;
[0033] 5)將鑄造完成之后的高強(qiáng)度顆粒增強(qiáng)銅基合金復(fù)合棒材進(jìn)行表面車加工處理，并 按照出廠標(biāo)準(zhǔn)包裝。
[0034] 連施倆I2
[0035] 本發(fā)明實施例2的用于機(jī)車高速滿輪的高強(qiáng)度碳化鐵顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料， 各組分的體積百分比為純度大于98 %的高純度碳化鐵粉體0. 8 %，銅合金Z化SniePbi 99. 2%。
[0036] 本發(fā)明實施例2的用于機(jī)車高速滿輪的高強(qiáng)度碳化鐵顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的 制備方法，具有W下步驟（如圖1所示）：
[0037] 1)制備銅合金Z化SniePbi:按照國標(biāo)GB/T1176-1987的標(biāo)準(zhǔn)將電解銅、憐銅合金， 錫錠按照重量比例放入電爐中烙煉，烙煉中銅合金液體體積小于