本发明专利技术公开了一种铝青铜，所述铝青铜包括以下重量百分比的组分：铝9.0～18.0%，铁2.0～7.0%，锰1～5%，锌0.01～1%，余量为铜和不可避免的杂质。本发明专利技术的铝青铜具有以下优点：通过特定的元素配比、特定的加工方式及相组成，抗拉强度能够达到700MPa以上，硬度HB:300-400，抗压强度1000MPa以上；抗磨损性高；摩擦系数低于0.15，不会造成产品的划伤，不会粘连产品；合金的热加工性能好；合金的抗软化温度高；该铝青铜不加元素Ag、Ni等贵重元素，且该铝青铜无需进行热处理，降低了原料和生产成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及合金领域，具体涉及一种具有高强度、高硬度、高耐磨性能、高抗压性能和热加工性能优良且成本低的。
技术介绍
不锈钢制品具有耐腐蚀、耐高温、外形美观光亮等优点，广泛应用于国民经济各部门，且很大一部分是拉伸件。但是不锈钢强度高，硬化指数η值大，变形硬化敏感，拉伸变形抗力大，且具有朝、粘、容易划伤等特点，冲压或拉伸成品具有表面质量不闻等缺点，因此对加工不锈钢的拉伸凹模、凸模等模具所用材料提出了更高的要求，即模具材料不但要强度高、硬度高，还需具备耐磨性好、摩擦系数低、热导率高、散热好等的特点。现在部分厂家用Crl2型钢或镀硬铬的材料制造凹模和压边圈，由于它和不锈钢同属于高铬钢，在一定条件下极易发生渗透，在拉伸凹模圆角和竖壁交界处，由于接触压力很高，易发生粘附、剪断而形成粘结瘤；同时拉伸坯料周边的毛刺断屑及异物带入模具，拉伸过程中易使工件严重划伤，给最后的抛光工序造成困难，且与其他模具材料相比，Crl2型材料价格、锻造成本、热处理成本都高。另一类模具材料是与不锈钢不同系统的球墨铸铁，Ni基和Cu-Cr-Mo基合金铸铁。这类材料铸造容易，加工方便，只需要进行消除内应力退火。其基体由珠光体和球状游离石墨构成，既强韧，石墨又起自润滑作用，且石墨孔洞具有保持润滑剂的性能，在凹模圆角和竖边交界处不会产生粘结瘤，可有效防止工件划伤。但铸铁类材料硬度较低，一般硬度为HB210-270，只适用于中小批量简单形状零件的生产，模具寿命较低。鉴于上述材料具有 硬度、强度、耐磨性等方面不足，不能满足当今产品对模具材料提出的更高要求，因此铜合金作为模具材料也被进行了大量的研究，其中就包括铝青铜。近几年，国内外对铝青铜模具材料的研究也取得了一些进展，其中日本专利申请号JP02-158448的《高强度模具合金》，其具有较高的强度、铸造性能和机加工性能好，其合金组成为 5.0-15wt%Al,0.5wt%Fe,0.l-3wt%Ni+Co,0.5_2wt%Mn, 0.5_2wt%Zn，其余为铜和不可避免的杂质。如有需要，还添加0.01-lwt%Ag,0.l-5wt%的稀土元素。Cu、Al能提高机械强度，Fe.Mn.Zn提高机械性能，Co改善硬度和耐蚀性能，而且会使含铁的铝青铜无磁性。但是该合金需添加Ag元素，制作过程中成本较高，而且铁含量太低，强化作用效果不明显。申请号为JP01-155123公开的《高强度模具合金》，这种材料的组分及其重量百分比含量为:0.5 3% Mn,0.5 5% Fe,0.5 10% A1、0.01 5% Ni 和 / 或 Co、彡 0.5%Ti 和 /或Zr，其余为铜和< 0.5%的杂质。该合金可以作为一些对耐磨性能要求不高的模具材料，但是耐磨性能、强度和硬度的不足，导致其在模具行业使用率不高，严重制约了生产效率，而且Ni的存在会使材料具有一定的粘性，会使产品表面有划痕。上述铝青铜合金仍存在硬度、耐磨性、屈服强度等性能不高或者制造成本昂贵等缺陷，因此本专利技术的目的是提供一种高强度高硬度高耐磨的铝青铜，尤其涉及一种具有低的摩擦系数、出色的抛光性能、极高的抗压性能和热加工性能优良的高性能铜合金及其制备方法。广泛应用于冲压模、拉深模等家电、汽车模具等行业，以及应用于耐磨板、不锈钢管成型轧辊、弯管球头、轴承轴套、无心磨床支撑刀具刃部等机械行业。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术中的上述不足，提供了一种具有高硬度、高强度、高耐磨、高抗压性能和热加工性能优良且成本低，适用于当下产品质量对模具材料提出的更高要求，对Cu-Al-Fe-Mn-Zn系合金进行了进一步研究，得出必要元素的最佳配比，并且通过添加辅助元素改善铝青铜合金组织及性能，在特定工艺下制备出高性能的铝青铜产品。本专利技术所采用的技术方案为:一种铝青铜，所述铝青铜包括以下重量百分比的组分:铝9.0 18.0%，铁2.0 7.0%，锰I 5%，锌0.01 1%，余量为铜和不可避免的杂质。作为优选，所述铝青铜的重量百分比的组分优选为:铝12.0 16.0%，铁3.0 6.0%，锰1.5 4%，锌0.01 0.5%，余量为铜和不可避免的杂质。进一步地，所述铝青铜的重量百分比的组分优选为:铝13.0 15.0%，铁4.0 5.0%，锰2.0 3%，锌0.01 0.5%，余量为铜和不可避免的杂质。进一步地，所述铝青铜的组分还包括I 6%重量百分比的钴。·进一步地，所述铝青铜组分的钴重量百分比含量优选为1.5 4%。进一步地，所述铝青铜的组分还包括选自Y1、Y2、Y3中的至少一种元素，其重量百分比含量为0.001% 3%，其中Yl为稀土元素、磷、镁中的一种或多种，Υ2为硅、钛、铍中的一种或多种，Υ3为硼、铬中的一种或两种。进一步地，上述铝青铜的微观组织为β ’ + α + Y 2+ K。进一步地，铝青铜的微观组织中β ’占面积含量的50 75%。进一步地，上述铝青铜合金具有700MPa以上的抗拉强度，硬度HB: 300 400，抗压强度IOOOMPa以上，且摩擦系数在0.15以下。本专利技术的铝对于提高铝青铜的强度和硬度具有至关重要的作用，一方面，铝固溶于α、Υ2相中，起到固溶强化效果，且形成Cu9Al4S基体的固溶体，起到增强强度和硬度的作用。另一方面，招与铁、铜形成AlFe、AlFe3、Al7Cu2Fe等金属间化合物，即K相组成,不但提高了硬度和强度，还起到耐磨的作用。当铝含量低于9.0wt%，材料强度和硬度较低，耐磨性较差，当铝含量高于18.0wt%，K相增加，导致材料过脆，在机加工过程容易崩边、崩角、开裂等。故铝的含量范围控制在9.0 18.0wt%。铁在铝青铜中，除了形成K相，提高硬度、强度外，还可以显著改善铝青铜的组织结构，起到细化晶粒，使K相分布均匀，有利于合金耐磨性的提高。当铁含量低于2.0wt%，提升机械性能作用不明显；当铁含量高于7.0wt%，组织中会有针状FeA13化合物析出，反而导致合金机械性能下降，抗蚀性恶化。故铁含量控制在2.0 7.0wt%。锰增大β相的稳定性，避免或减少了 Y 2相的出现，锰在提高材料强度的同时却对塑性影响不大。锰的加入会缩小α单相区，但显著降低β相共析转变温度和反应速度，使“缓冷脆性”大大减弱。锰还能进一步提高铝青铜的耐腐蚀性能。实验证明当锰含量低于1.0wt%，上述效果不明显。锰与铝会形成硬质相，能够起到一定的强化作用，但过量的锰会降低材料延伸率，引起材料发脆，故一般锰含量控制在1.0 5wt%。锌有限固溶于铜一招合金的α固溶体，扩大相区并增加固溶体的合金化程度，同时少量的锌有助于熔炼的时候除气。但在含铁的铝青铜中，锌含量增加的话会使合金中含铁相微粒减少，耐磨性降低，故锌含量为0.01 lwt%。钴在增加材料强度和硬度的同时而不会破坏合金的韧性，添加微量的Co可以起到较明显地细化β晶粒，净化金属的作用。Co在铜中的溶解度为5%，在高铝青铜中提高Co元素的含量，K相形貌发生变化形成类梅花形的新相。凝固时新相以细小的质点成为结晶核心，细化晶粒，并提高铝青铜的强度、硬度、耐磨性能。钴含量太低强化作用不明显，太高会引起材料发脆，同时原材料成本会升高很多。因此钴一般控制在I 6wt%。稀土元素、磷、镁能够本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铝青铜，其特征在于，所述铝青铜包括以下重量百分比的组分：铝9.0～18.0%，铁2.0～7.0%，锰1～5%，锌0.01～1%，余量为铜和不可避免的杂质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：段宗伟，张根培，周银银，史奇，赵红彬，
申请(专利权)人：宁波博威合金材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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