本發(fā)明涉及合金材料領域，尤其涉及一種應用于機車引擎部件的銅基復合材料及其制備方法。

背景技術：

硼化鈦是硼和鈦最穩(wěn)定的化合物，以其價鍵形式結(jié)合，屬六方晶系的準金屬化合物。硼化鈦內(nèi)部類似于石墨的硼原子層狀結(jié)構(gòu)和鈦外層電子決定了硼化鈦具有良好的導電性和金屬光澤，而硼原子面和鈦原子面之間Ti-B鍵決定了這種材料的高硬度和脆性的特點。因此，硼化鈦可作為多元復合材料的重要組元，與多種金屬或非金屬材料組成復合材料，制作各種耐高溫部件及功能部件，如高溫坩堝、引擎部件等。

錫青銅是鑄造收縮率最小的有色金屬合金，用來生產(chǎn)形狀復雜、輪廓清晰、氣密性要求不高的鑄件，錫青銅在大氣、海水、淡水和蒸汽中十分耐蝕，廣泛應用于各類耐磨軸瓦、軸套、法蘭及齒輪等方面，尤其用于高速鐵路裝備。另外，隨著我國高速鐵路的迅速發(fā)展發(fā)展，高速機車的制造需要大批量高性能的合金或者復合材料，而可鑄造性能優(yōu)越的錫青銅將是必要的選擇，但是其性能只有進一步提到才能滿足相應的要求。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種應用于機車引擎部件的銅基復合材料及其制備方法，能夠提高復合材料的強度和硬度。

本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

一種應用于機車引擎部件的銅基復合材料的制備方法，其特征在于：包含如下步驟：

1)、按質(zhì)量百分比計，將銻：5～6.5％、錫：8～9.5％﹑鋅:1～3％、鎳：0.5～1.5％、磷：0.1～0.5％、銅：余量，置于500公斤中頻電爐內(nèi)，加熱至1100度～1150度，熔煉時間為1.5～2小時；同時用耐高溫石墨棒將完全熔化的合金液體充分攪拌，合金完全熔化后保溫至1080度，保溫靜置時間為20～25分鐘；

2)、按質(zhì)量百分比計，將篩選完成后的純度大于99％的硼化鈦：2～3％，添加到保溫完成的合金溶液表面，并開啟攪拌裝置，攪拌速率為500轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時間為5～10分鐘；

3)、在攪拌完成的溶液上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，厚度約為2～3厘米，并繼續(xù)保溫；

4)、保溫時間20～25分鐘后，取樣品采用光譜與化學分析方法，對材料成分進行檢測，已確定在設定范圍之內(nèi)；

5)、重新升溫至1200度，并開啟中頻電爐的振動裝置，振動頻率為10次/秒；并采用澆鑄的方式將復合材料鑄造為重量10～12公斤的塊狀，以便根據(jù)機車引擎的需要進一步再加工；

6)、包裝并入庫。

進一步地，步驟1)中的各組分的質(zhì)量百分數(shù)為：銻：5.3％，錫：8.3％，鋅:1.5％,鎳：0.8％，磷：0.2％，銅：余量，步驟2)中的硼化鈦的質(zhì)量百分比為：2.3％。

進一步地，步驟1)中的各組分的質(zhì)量百分數(shù)為：銻：5.7％，錫：8.7％，鋅:2％,鎳：1％，磷：0.3％，銅：余量，步驟2)中的硼化鈦的質(zhì)量百分比為：2.5％。

進一步地，步驟1)中的各組分的質(zhì)量百分數(shù)為：銻：6％，錫：9％，鋅:2.5％,鎳：1.3％，磷：0.4％，銅：余量，步驟2)中的硼化鈦的質(zhì)量百分比為：2.8％。

本發(fā)明還提供一種應用于機車引擎部件的銅基復合材料，所述材料采用前述的方法來制備。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明將硼化鈦材料通過一定的技術手段均勻分布在銅、銻、錫、鋅、鎳、磷合金溶液當中，利用硼化鈦高硬度的性能，實現(xiàn)合金材料的性能的進一步提升。本發(fā)明所得到的復合合金新材料具有更高的強度﹑硬度，從而滿足材料在機車引擎中應用的要求。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例1

一種應用于機車引擎部件的銅基復合材料的制備方法，它包含如下步驟：

1)、按照配比將銻：5.3％，錫：8.3％，鋅:1.5％,鎳：0.8％，磷：0.2％，銅：余量的質(zhì)量百分比，配置原料，并置于500公斤中頻電爐內(nèi)，加熱至1100度～1150度，熔煉時間為1.5～2小時；同時用耐高溫石墨棒將完全熔化的合金液體充分攪拌，合金完全熔化后保溫至1080度，保溫靜置時間為20～25分鐘；

2)、將篩選完成后的純度大于99％的硼化鈦：2.3％，以質(zhì)量百分比計，添加到保溫完成的合金溶液表面，并開啟攪拌裝置，攪拌速率為500轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時間為5～10分鐘；

3)、在攪拌完成的溶液上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，厚度約為2～3厘米，并繼續(xù)保溫；

4)、保溫時間20～25分鐘后，取樣品采用光譜與化學分析方法，對材料成分進行檢測，已確定在設定范圍之內(nèi)；

5)、重新升溫至1200度，并開啟中頻電爐的振動裝置，振動頻率為10次/秒；并采用澆鑄的方式將復合材料鑄造為重量10～12公斤的塊狀，以便根據(jù)機車引擎的需要進一步再加工；

6)、包裝并入庫。

實施例2

實施例2與實施例1僅僅在原料配比方面是不同的，其他方面是相同的。因此，以下將僅就不同之處進行說明。

步驟1)中的各成分的質(zhì)量百分比為：銻：5.7％，錫：8.7％，鋅:2％,鎳：1％，磷：0.3％，銅：余量。

步驟2)中的硼化鈦的質(zhì)量百分比為：2.5％。

根據(jù)本實施例2，能夠起到與實施例1基本相同的效果。

實施例3

實施例3與實施例1和2僅僅在原料配比方面是不同的，其他方面是相同的。因此，以下將僅就不同之處進行說明。

步驟1)中的各成分的質(zhì)量百分比為：銻：6％，錫：9％，鋅:2.5％,鎳：1.3％，磷：0.4％，銅：余量。

步驟2)中的的質(zhì)量百分比為硼化鈦：2.8％。

根據(jù)本實施例3，能夠起到與實施例1和2基本相同的效果。

本發(fā)明復合材料材料性能與傳統(tǒng)錫青銅性能對比表

由上表可知，本發(fā)明復合材料合金棒的硬度和抗拉強度，都得到了提高。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。