一种发动机用铜基多元高温难变形合金丝材的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种发动机用铜基多元高温难变形合金丝材的制备方法，该方法包括：一、准备原料；步骤二、将原料中的金属单质和NiB中间合金真空感应熔炼至完全熔化后再加入Ag包覆的Mn单质原料精炼，经浇铸得到铜基多元合金复合棒料；三、挤压或旋锻；四、精锻；五、精锻件经退火后拉制得到铜基多元高温难变形合金丝材。本发明专利技术将经真空感应熔炼法得到的精炼熔液采用长薄壁管浇铸得到铜基多元合金复合棒料，然后结合挤压锻造，以及对应的热处理及冷加工的复合制备工艺，使得铜基多元高温难变形合金丝材中的成分得到很好的控制，有效解决了轧制加工造成的锻裂、夹杂等问题，突破了铜基多元高温难变形合金丝材的制备技术瓶颈。

【技术实现步骤摘要】
一种发动机用铜基多元高温难变形合金丝材的制备方法
本专利技术属于丝材制备
，具体涉及一种发动机用铜基多元高温难变形合金丝材的制备方法。
技术介绍
近年来，随着航天技术的发展，其发动机关键部件密封用高温合金钎料的高温性能要求愈来愈高。传统的航空用铜镍系(CuNiSiFeB)合金、银铜锌系(AgCuZnCd)合金很难满足要求，含银的铜基多元高温难变形合金的制备方法受到各国的关注。铜、镍、银、锰、硅、硼合金具有良好的流动性、浸润性而应用于航天发动机关键部件的一级钎焊，前苏联及欧、美国家早在上世纪80～90年代就以开展相关的研究工作。由于技术的壁垒，国内的制备技术多年来无法实现高熔点铜基合金产品的量化生产，制约着我国航天技术向前发展。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种发动机用铜基多元高温难变形合金丝材的制备方法。该方法将经真空感应熔炼法得到的精炼熔液采用长薄壁管浇铸得到铜基多元合金复合棒料，然后结合挤压锻造，以及对应的热处理及冷加工的复合制备工艺，使得铜基多元高温难变形合金丝材中的成分得到很好的控制，有效解决了轧制加工造成的锻裂、夹杂等问题，使其适用于发动机。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种发动机用铜基多元高温难变形合金丝材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、按照以下质量百分含量准备各组分原料：Ni10.0％～11.0％，Mn15.0％～17.0％，Ag5.0％～6.0％，Si0.4％～0.8％，B0.1％～0.2％，余量为Cu；所述B的原料为NiB中间合金，其他组分的原料为金属单质；所述Mn单质原料采用Ag包覆；步骤二、将步骤一中准备的各组分原料中的金属单质和NiB中间合金放入真空感应熔炼炉的坩埚内，将步骤一中准备的Ag包覆的Mn单质原料放入真空感应熔炼炉的顶部料斗内，然后对真空感应熔炼炉进行抽真空至其真空度为10-2MPa～10-3MPa时加热升温，使坩埚内的原料完全熔化后，将Ag包覆的Mn单质原料从顶部料斗加入到坩埚中与熔化后的原料混合精炼2min～5min，得到精炼熔液，再将真空感应熔炼炉的加热功率降至5kW～10kW后，将精炼熔液浇铸到长圆铁管或不锈钢管中冷却，得到铜基多元合金复合棒料；步骤三、将步骤二中得到的铜基多元合金复合棒料置于挤压机中进行挤压，得到挤压坯料；或者将步骤二中得到的铜基多元合金复合棒料置于旋锻机中进行旋锻，得到旋锻件；步骤四、将步骤三中得到的挤压坯料或旋锻件去除外层包覆的长圆铁管或不锈钢管，然后进行精锻，得到精锻件；步骤五、将步骤四中得到的精锻件放置于箱式退火炉中进行再结晶去应力退火，然后采用拉丝圆模拉制成圆丝，得到铜基多元高温难变形合金丝材。与现有技术中采用工频感应熔炼连排浇铸结合步进轧制开坯的制备工艺相比，本专利技术首先将经真空感应熔炼法得到的精炼熔液采用长薄壁管浇铸得到铜基多元合金复合棒料，然后结合挤压锻造，以及对应的热处理及冷加工的复合制备工艺，使得铜基多元高温难变形合金丝材中的成分得到很好的控制，有效解决了轧制加工造成的锻裂、夹杂等问题，突破了铜基多元高温难变形合金丝材的制备技术瓶颈。因此，本专利技术制备的铜基多元高温难变形合金丝材具有良好的流动性、浸润性的同时，还具有较高的钎焊温度，在发动机关键部位的钎焊过程中具有较高的可靠性及稳定性。上述的一种发动机用铜基多元高温难变形合金丝材的制备方法，其特征在于，步骤二中所述长圆铁管的尺寸直径×长度×壁厚为40mm×500mm×1mm，所述不锈钢管的尺寸直径×长度×壁厚为65mm×1000mm×5mm。上述的一种发动机用铜基多元高温难变形合金丝材的制备方法，其特征在于，步骤三中所述挤压坯料的尺寸直径×壁厚为40mm×(1～2)mm；步骤三中所述旋锻采用的道次加工率小于10％。上述的一种发动机用铜基多元高温难变形合金丝材的制备方法，其特征在于，步骤四中所述精锻采用的道次加工率为10％～20％，且当累计道次加工率为50％～70％时进行中间退火。上述的一种发动机用铜基多元高温难变形合金丝材的制备方法，其特征在于，步骤五中所述再结晶去应力退火采用氩气气氛保护，再结晶去应力退火的温度为680℃～800℃，且温度误差为±5℃～±10℃，时间为30min～50min，且时间误差为±5min。上述的一种发动机用铜基多元高温难变形合金丝材的制备方法，其特征在于，步骤五中所述拉制采用的道次加工率为8％～12％，当拉制的累计道次加工率为30％～50％时进行中间退火，所述中间退火的温度为680℃～800℃，且温度误差为±5℃～±10℃，时间为30min～50min，且时间误差为±5min。上述的一种发动机用铜基多元高温难变形合金丝材的制备方法，其特征在于，步骤五中所述圆丝的丝径为0.6mm～2.0mm。上述的一种发动机用铜基多元高温难变形合金丝材的制备方法，其特征在于，将步骤五中所述圆丝采用外径千分尺进行丝径检测，采用热差分析仪进行熔点检测。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术将经真空感应熔炼法得到的精炼熔液采用长薄壁管浇铸得到铜基多元合金复合棒料，然后结合挤压锻造，以及对应的热处理及冷加工的复合制备工艺，使得铜基多元高温难变形合金丝材中的成分得到很好的控制，有效解决了轧制加工造成的锻裂、夹杂等问题，突破了铜基多元高温难变形合金丝材的制备技术瓶颈。2、本专利技术制备的铜基多元高温难变形合金丝材具有良好的流动性、浸润性的同时，还具有较高的钎焊温度，在发动机关键部位的钎焊过程中具有较高的可靠性及稳定性。3、本专利技术采用Ag包覆Mn单质原料、NiB中间合金作为Mn原料和B原料，同时在其他原料熔化后加入Ag包覆Mn单质原料，克服了因原料各组分的饱和蒸气压不同、熔点差异较大引起的成分偏差，促进各原料的充分熔炼均匀，提高了铜基多元合金复合棒料的组分均匀性。下面通过附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的详细描述。附图说明图1是本专利技术的铜基多元高温难变形合金丝材的制备工艺流程图。具体实施方式某客户欲采购铜基多元高温难变形合金丝材钎料，用于发动机关键部位的一级钎焊，该铜基多元高温难变形合金丝材的成分为：Ni10.0％～11.0％，Mn15.0％～17.0％，Ag5.0％～6.0％，Si0.4％～0.8％，B0.1％～0.2％，余量为Cu。申请人作为承制单位，最初采用工频感应熔炼联排浇注的铸造工艺进行钎料的制备，经自由锻造后，出现断裂，无法制备得到铜基多元高温难变形合金丝材制品；然后改用真空感应熔炼及小铸锭浇铸，经模锻后采用步进轧制法制备，成品率仅为5％，且无法制备得到长丝；再改用真空感应熔炼及圆锭浇铸，辅以挤压开坯的方法，制备得到的铜基多元高温难变形合金丝材成分满足要求，但出现挤压环装裂纹现象。为解决上述问题，申请人将经真空感应熔炼法得到的精炼熔液采用长薄壁管浇铸，得到铜基多元合金复合棒料，然后结合挤压和锻造，以及对应的热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发动机用铜基多元高温难变形合金丝材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n步骤一、按照以下质量百分含量准备各组分原料：Ni 10.0％～11.0％，Mn 15.0％～17.0％，Ag 5.0％～6.0％，Si 0.4％～0.8％，B 0.1％～0.2％，余量为Cu；所述B的原料为NiB中间合金，其他组分的原料为金属单质；所述Mn单质原料采用Ag包覆；/n步骤二、将步骤一中准备的各组分原料中的金属单质和NiB中间合金放入真空感应熔炼炉的坩埚内，将步骤一中准备的Ag包覆的Mn单质原料放入真空感应熔炼炉的顶部料斗内，然后对真空感应熔炼炉进行抽真空至其真空度为10

【技术特征摘要】
1.一种发动机用铜基多元高温难变形合金丝材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、按照以下质量百分含量准备各组分原料：Ni10.0％～11.0％，Mn15.0％～17.0％，Ag5.0％～6.0％，Si0.4％～0.8％，B0.1％～0.2％，余量为Cu；所述B的原料为NiB中间合金，其他组分的原料为金属单质；所述Mn单质原料采用Ag包覆；
步骤二、将步骤一中准备的各组分原料中的金属单质和NiB中间合金放入真空感应熔炼炉的坩埚内，将步骤一中准备的Ag包覆的Mn单质原料放入真空感应熔炼炉的顶部料斗内，然后对真空感应熔炼炉进行抽真空至其真空度为10-2MPa～10-3MPa时加热升温，使坩埚内的原料完全熔化后，将Ag包覆的Mn单质原料从顶部料斗加入到坩埚中与熔化后的原料混合精炼2min～5min，得到精炼熔液，再将真空感应熔炼炉的加热功率降至5kW～10kW后，将精炼熔液浇铸到长圆铁管或不锈钢管中冷却，得到铜基多元合金复合棒料；
步骤三、将步骤二中得到的铜基多元合金复合棒料置于挤压机中进行挤压，得到挤压坯料；或者将步骤二中得到的铜基多元合金复合棒料置于旋锻机中进行旋锻，得到旋锻件；
步骤四、将步骤三中得到的挤压坯料或旋锻件去除外层包覆的长圆铁管或不锈钢管，然后进行精锻，得到精锻件；
步骤五、将步骤四中得到的精锻件放置于箱式退火炉中进行再结晶去应力退火，然后采用拉丝圆模拉制成圆丝，得到铜基多元高温难变形合金丝材。


2.根据权利要求1所述的一种发动机用铜基多元高温难变形合金丝材的制备方法，其特征在于，步骤二中所述长圆铁管的尺寸直径×长度×壁厚为40mm×500mm×1mm，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王虹，贾志华，
申请(专利权)人：西北有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：陕西;61