【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于管材制备，尤其涉及一种高强薄壁cu-ni-sn管材及其制备方法。
技术介绍
1、cu-ni-sn合金（如cu-15ni-8sn和cu-9ni-6sn）是一种高强高韧高耐磨耐蚀的高端铜合金材料，特别是cu-15ni-8sn合金的强度最高可达1100mpa以上，在腐蚀及高负载环境下的耐磨耐蚀性能明显优于铝青铜和铍铜，该系列合金产品已经在仪器仪表、电子电器和仪器轴承等应用领域部分替代了铍青铜。
2、目前cu-ni-sn合金制备通常采用的是连铸工艺，该方法制备的合金存在宏观偏析现象，导致在后期使用过程中出现开裂。并且存在工艺流程长、加工难度大、质量问题多且能耗大成本高的难点。为克服垂直/水平连铸工艺的不足，专利技术人前期专利201510723849.6公开了一种cu-ni-sn合金棒材及其制备方法，该专利采用粉末冶金方法制备cu-ni-sn合金棒材，克服了传统垂直/水平连铸工艺过程中的元素偏析问题。
3、但是目前针对镍锡合金管材的制备依然采用的是传统的垂直/水平连铸工艺，该方法制备的合金管材存在宏观偏析现象，导致在后期使用过程中出现开裂。并且存在工艺流程长、加工难度大、质量问题多且能耗大成本高的难点。
4、综上，开发一种高性能、低成本的cu-ni-sn合金管材制备方法是目前亟待解决的一个技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种高强薄壁cu-ni-sn管材及其制备方法，该方法制备的cu-ni-sn管材的工艺流程简单且易控
2、为此，本专利技术实施例一方面提供的高强薄壁cu-ni-sn管材的制备方法，包括如下步骤：
3、（1）将特定配比的合金粉末进行冷等静压成型，得生坯；
4、（2）把生坯送入气氛烧结炉中烧结并水淬，得半成品管材；
5、（3）对半成品管材进行冷轧；
6、（4）对冷轧后的管材进行复烧；
7、（5）对复烧后的管材进行水淬；
8、（6）对步骤（5）获得的管材进行热轧处理；
9、（7）对热轧后的管材进行固溶处理；
10、（8）对固溶处理后的管材，进行冷轧和时效交替的多级组合形变热处理；其中，
11、双级组合形变热处理工艺包括：一次冷轧，一次时效，二次冷轧及二次时效处理；其中，一次冷轧的变形量为50-60%，一次时效工艺参数为：时效温度为350-380℃，时间为1-2h；二次冷轧的变形量为50-60%，二次时效工艺参数为：时效温度380-400℃，时间为1-2h。
12、专利技术人进一步研究发现，为在实现合金致密度的同时，节约能源，降低成本，步骤（3）中冷轧工艺以及步骤（4）中复烧工艺控制在以下范围比较合适：冷轧变形量50-55%，冷轧变形后管材的外径为30-35mm，内径为25-30mm，壁厚3-5mm，复烧烧结温度为800-900℃，保温时间2-3h。冷轧量之所以控制在上述范围，主要是因为可以保证不会出现开裂且获得的力学性能最优；同理，烧结温度控制在上述范围的原因在于此温度能保证固溶后获得合金管材的组织均匀无不连续析出。
13、具体的，步骤（6）中热轧量为50-55%，热轧后管材外径为25-30mm，内径为25-30mm，壁厚2-4mm。
14、具体的，步骤（2）中生坯的外径为40-45mm，内径为25-30mm，壁厚5-10mm。
15、具体的，将合金粉末装入橡胶模具后放在振动机上边振动边填充合金粉末，合金粉末装满后紧固密封，然后采用冷等静压的方式在150-200mpa下压制成型，压制时间3-5min，得到管材生坯。
16、具体的，专利技术人进一步研究发现，为获得饱和固溶体，保证组织均匀性，步骤（7）中固溶温度控制在800-900℃，保温时间控制在2-3h比较合适，这是因为根据cu-15ni-8sn合金的等温转变ttt相图和试验结论，当固溶温度高于900℃时会出现过烧现象，使合金的性能急剧降低，低于800℃则会引起固溶不均匀，产生不连续析出相。
17、具体的，步骤（1）中合金粉末包含以下质量百分比的成分：镍14-16%，锡7-9%，铌0.1-0.2%，钇为0.1-0.2%，余量为铜。
18、具体的，步骤（1）中合金粉末采用气雾化法获得，且合金粉末粒度为-200目。
19、本专利技术实施例另一方面还提供一种利用制备方法制得的高强薄壁cu-ni-sn管材，上述cu-ni-sn管材致密度为98-99%，硬度范围300-400hv，屈服强度范围700-1050mpa，抗拉强度范围900-1300mpa。
20、原理及优势
21、本专利技术通过对各个工序的协同控制，在行业内首次采用粉末冶金的方法制备出了性能优异的薄壁cu-ni-sn合金管材，通过在热处理前巧妙增加冷轧+复烧+水淬工艺，在提高管材致密度，降低管材壁厚的同时，有效消除管材的变形组织，重新得到组织和性能均匀的单一饱和固溶体，为后续双级时效热处理创造更加有利的条件，使得在较低的时效处理温度和较少的时效处理次数下，即可获得力学性能优异的薄壁管材，其工艺流程简单可控。
22、本专利技术中第一次时效温度选择在350-380℃较低温度区间进行，是因为经过前期冷轧+复烧+水淬+热轧工艺后，该温度区间内合金具备良好的塑性变形能力，可以方便后续冷轧处理，第二次时效温度选择在相对较高的温度进行目的是在短时间内直接产生纳米强化相，提升合金的强度和塑性，进而获得综合力学性能优异的合金管材。
23、本专利技术方法制备出的cu-ni-sn管材属于短流程制备，节省原料且产品致密度达到99%。在传统铜合金管材制备过程中，水平和垂直连铸等方法存在宏观偏析问题容易造成材料开裂，通过粉末冶金方法制备的cu-ni-sn管材可以克服偏析问题得到组织均匀的组织。
24、本专利技术中的制备出的铜管材壁较薄，相比市场中投入使用的管材，同等使用条件下制备过程中提供的原材料更少，能大幅度降低了制备工艺成本，有望进行规模化应用。
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1.一种高强薄壁Cu-Ni-Sn管材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中冷轧工艺为：冷轧变形量50-55%，冷轧变形后管材的外径为30-35mm，内径为25-30mm，壁厚3-5mm。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤（6）中热轧量为50-55%，热轧后管材外径为25-30mm，内径为25-30mm，壁厚2-4mm。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中生坯的外径为40-45mm，内径为25-30mm，壁厚5-10mm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中冷轧工艺为：步骤（4）中复烧的烧结温度为800-900℃，保温时间为2-3h。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中合金粉末包含以下质量百分比的成分：镍14-16%，锡7-9%，铌0.1-0.2%，钇为0.1-0.2%，余量为铜。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中合金粉末采用气
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：将合金粉末装入橡胶模具后放在振动机上边振动边填充合金粉末，合金粉末装满后紧固密封，然后采用冷等静压的方式在150-200MPa下压制成型，压制时间3-5min，得到管材生坯。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤（7）中固溶温度为800-900℃，保温时间为2-3h。
10.一种权利要求1-9任一项所述制备方法制得的高强薄壁Cu-Ni-Sn管材。
...【技术特征摘要】
1.一种高强薄壁cu-ni-sn管材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中冷轧工艺为：冷轧变形量50-55%，冷轧变形后管材的外径为30-35mm，内径为25-30mm，壁厚3-5mm。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤（6）中热轧量为50-55%，热轧后管材外径为25-30mm，内径为25-30mm，壁厚2-4mm。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中生坯的外径为40-45mm，内径为25-30mm，壁厚5-10mm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中冷轧工艺为：步骤（4）中复烧的烧结温度为800-900℃，保温时间为2-3h。
6.根据权利要...
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