【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及特种合金材料领域，特别涉及一种用于制作镍铜合金热挤压模具的高温合金及其制备方法。
技术介绍
1、镍铜合金是一种被广泛使用于造船、石油化工、电器、仪表、医疗器械、日用品、工艺品等领域的重要合金材料。在镍铜合金加工成型工艺的热挤压工序中需要使用到热挤压模具。热挤压是将镍铜锭或镍铜坯加热至一定温度后，在高压下通过模具挤压成型。镍铜合金热挤压的加热温度一般为870-1000℃，这样极高的温度对模具材料高温强度、抗氧化性能、疲劳强度、耐磨性能提出很高的要求。
2、目前，镍铜合金热挤压模具通常采用4cr5mosiv1、3cr2w8v、w6mo5cr4v2材料来制作。然而，这些材料都还存在一些不足之处：4cr5mosiv1用于镍铜合金热挤压模具，存在以下缺点：1)疲劳强度低，使用寿命短。2)650℃以上高温强度不足。3)650℃以上抗氧化性能不足。4)870-1000℃热挤压温度下，持久寿命不足。3cr2w8v用于镍铜合金热挤压模具，存在以下缺点：1)抗粘着磨损性能差，镍铜工件表面质量差。2)碳化物偏析严重，模具硬度均匀性差。3)塑性、韧性、冲击性能差。4)受冲击载荷时，模具易出现裂纹而失效。5)导热性差。6)抗热疲劳性能和抗溶蚀性能差。w6mo5cr4v2用于镍铜合金热挤压模具，存在有以下缺点：1)模具热处理工艺复杂，热处理成本高。2)650℃以上高温强度不足。3)塑性、韧性、冲击性能差。4)高温下易氧化脱碳，模具维修频次高，模具维修费用高。
3、鉴于目前镍铜合金热挤压模具材料所存在的缺陷问题，因此，目
技术实现思路
1、本专利技术为了解决上述问题，目的在于提供一种可以实现长期使用温度高达900-1000℃、高温强度更高、高温持久性能更好、疲劳强度更高、抗氧化性能更好、使用寿命更长的铜镍合金热挤压模具用高温合金及其制备方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术提供一种用于制作镍铜合金热挤压模具的高温合金，其特征在于，该合金包括以重量百分比计如下成分：c 0.02～0.08％、si≤0.15％、mn≤0.15％、p≤0.01％、s≤0.01％、cr 14.0～17.0％、mo 7.5～9.5％、nb 2.2～2.6％、al 1.0～1.6％、ti 2.2～2.8％、b 0.005～0.015％、zr 0.01～0.05％、fe 21.0～24.0％、ni为余量。该合金最高使用温度达到1000℃，并且1000℃下氧化速率低至0.08g/m2·h；在650℃下抗拉强度达到1000mpa，屈服强度达到850mpa，疲劳强度高于到400mpa，载荷700mpa的持久时间达到80h；晶粒度级别为8级；该合金制作成镍铜合金热挤压模具其使用寿命达到25000次。
4、本专利技术还提供上述铜镍合金热挤压模具用高温合金的制备方法，其特征在于：先将合金原料通过真空感应熔炼后浇铸成锭，再经过电渣重熔得到电渣锭，然后对电渣锭进行多火次锻造，然后进行热处理。
5、进一步地，在本专利技术提供的铜镍合金热挤压模具用高温合金的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，真空感应熔炼包括以下过程：
6、1)装料；
7、2)抽真空：
8、开机械泵抽真空，通电功率50-70kw；
9、当真空度≤1000pa时，开启罗茨泵抽真空；
10、当真空度≤1pa时，升功率到120-150kw；
11、当真空度≤1pa时，打开高真空阀；
12、3)熔化：
13、熔化期真空度≤1pa，熔化期保持真空度≤0.067pa，熔清后测温并取样；
14、4)精炼：
15、精炼期真空度≤1pa，精炼温度控制在1620～1660℃，精炼时间≥30分钟，精炼结束后测温并取样，准备翻炉出钢；
16、5)浇铸：
17、在出钢前搅拌3-5分钟，然后浇铸出钢，得到钢锭。
18、进一步地，在本专利技术提供的铜镍合金热挤压模具用高温合金的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，合金中的mn由原料电解锰提供，ti由原料纯钛提供，b由原料硼铁提供，zr由原料金属锆提供；电解锰和纯钛在精炼期精炼10-20分钟之后加入；硼铁和金属锆在出钢前5分钟加入。
19、进一步地，在本专利技术提供的铜镍合金热挤压模具用高温合金的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，电渣重熔包括以下过程：
20、1)起弧化渣阶段：从电流1500a逐步升高到电流5000a，化渣时间不少于40分钟；
21、2)升电流阶段：从电流5000a逐步升高到电流8000a，用时25分钟；
22、3)熔炼阶段：电压稳定，使用恒定电流重熔电极，该恒定电流为7500～8000a；
23、4)补缩阶段：逐步降低电压和电流，电流逐渐下降至2000a，补缩时间不少于30分钟。
24、进一步地，在本专利技术提供的铜镍合金热挤压模具用高温合金的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，起弧化渣阶段包括以下电流逐步升高过程：电流1500a，保持至少5分钟；电流2000a，保持至少5分钟；电流2500a，保持至少5分钟；电流3000a，保持至少5分钟；电流3500a，保持至少5分钟；电流4000a，保持至少5分钟；电流4500a，保持至少5分钟；电流5000a，保持至少5分钟。
25、进一步地，在本专利技术提供的铜镍合金热挤压模具用高温合金的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，升电流阶段包括以下电流逐步升高过程：电流5500a，保持5分钟；电流6000a，保持5分钟；电流6500a，保持5分钟；电流7000a，保持5分钟；电流7500a，保持5分钟。
26、进一步地，在本专利技术提供的铜镍合金热挤压模具用高温合金的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，多火次锻造包括以下过程：
27、1)连续升温到600℃，保温1小时；
28、2)连续升温到800℃，保温1小时；
29、3)连续升温到均热温度开锻，保温1～4小时，均热温度为1100～1200℃的恒定温度；
30、4)终锻温度≥930℃。
31、进一步地，在本专利技术提供的铜镍合金热挤压模具用高温合金的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，当电渣锭为0.5吨时，保温时间为1～3小时；当电渣锭为1吨时，保温时间为3～4小时。
32、进一步地，在本专利技术提供的铜镍合金热挤压模具用高温合金的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，热处理包括以下过程：
33、1)固溶：固溶温度1000～1060℃，保温时间t分钟，t＝1.2d，其中d表示锻材外径，单位是mm，t不低于60分钟且不大于120分钟；保温完成后出炉水冷；
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1.一种铜镍合金热挤压模具用高温合金，其特征在于，该合金包括以重量百分比计如下成分：C 0.02～0.08％、Si≤0.15％、Mn≤0.15％、P≤0.01％、S≤0.01％、Cr 14.0～17.0％、Mo 7.5～9.5％、Nb 2.2～2.6％、Al 1.0～1.6％、Ti 2.2～2.8％、B 0.005～0.015％、Zr 0.01～0.05％、Fe 21.0～24.0％、Ni为余量。
2.一种如权利要求1所述的铜镍合金热挤压模具用高温合金的制备方法，其特征在于：先将合金原料通过真空感应熔炼后浇铸成锭，再经过电渣重熔得到电渣锭，然后对所述电渣锭进行多火次锻造，然后进行热处理。
3.如权利要求2所述的铜镍合金热挤压模具用高温合金的制备方法，其特征在于：
4.如权利要求3所述的铜镍合金热挤压模具用高温合金的制备方法，其特征在于：
5.如权利要求2所述的铜镍合金热挤压模具用高温合金的制备方法，其特征在于：
6.如权利要求5所述的铜镍合金热挤压模具用高温合金的制备方法，其特征在于：
7.如权利要求5所述的
8.如权利要求2所述的铜镍合金热挤压模具用高温合金的制备方法，其特征在于：
9.如权利要求8所述的铜镍合金热挤压模具用高温合金的制备方法，其特征在于：
10.如权利要求2所述的铜镍合金热挤压模具用高温合金的制备方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种铜镍合金热挤压模具用高温合金，其特征在于，该合金包括以重量百分比计如下成分：c 0.02～0.08％、si≤0.15％、mn≤0.15％、p≤0.01％、s≤0.01％、cr 14.0～17.0％、mo 7.5～9.5％、nb 2.2～2.6％、al 1.0～1.6％、ti 2.2～2.8％、b 0.005～0.015％、zr 0.01～0.05％、fe 21.0～24.0％、ni为余量。
2.一种如权利要求1所述的铜镍合金热挤压模具用高温合金的制备方法，其特征在于：先将合金原料通过真空感应熔炼后浇铸成锭，再经过电渣重熔得到电渣锭，然后对所述电渣锭进行多火次锻造，然后进行热处理。
3.如权利要求2所述的铜镍合金热挤压...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘尚潭，汪晶，丁奇，夏攀科，
申请(专利权)人：上海康晟航材科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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