本發(fā)明涉及一種鎳銅合金棒材及其制備方法，屬于金屬加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
ncu30-4-2-1鎳銅合金是ni-cu-si-fe-mn系彌散硬化性型高耐磨性ni基合金，通常稱為含硅蒙乃爾合金，該合金通過合適的熱處理能夠使si以金屬間化合物ni3si相形式從基體中析出，在晶界和晶粒內(nèi)呈彌散分布，大大提高合金的強度和硬度。ncu30-4-2-1鎳銅合金具有高強度、高硬度、優(yōu)良的耐磨性和抗粘合性的特點，因而適合用于制造航空燃油裝置及其他要求工作穩(wěn)定的精密摩擦件，具有廣泛的應用前景。目前，ncu30-4-2-1鎳銅合金棒材采用普通鑄造工藝制備，或再經(jīng)擠壓成形制備。普通鑄造工藝制備的鑄棒芯部不可避免存在縮孔等鑄造缺陷；普通鑄造再經(jīng)擠壓成形制備方法，由于正向擠壓成形時坯料芯部的變形量小于表面的變形量，從而擠壓成形后擠壓棒芯部仍存在原始鑄造缺陷，導致芯部材料的塑性較差，滿足不了使用要求。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種ncu30-4-2-1鎳銅合金棒材的制備方法，獲得純凈度高、組織致密、強度、硬度、塑性符合要求，并沒有內(nèi)外表面缺陷的棒材。
本發(fā)明的技術(shù)方案，鎳銅合金棒材，配方比例按質(zhì)量百分比計如下：cu30％-32％、si3.9％-4.3％、fe1.5％-2.8％、mn0.5％-1.5％，雜質(zhì)元素≤0.3％，其余為ni。
所述雜質(zhì)包括c、mg、s、p、pb、sb，其中c≤0.1，mg≤0.1，s≤0.015，p≤0.01，pb≤0.05，sb≤0.01。
所述鎳銅合金棒材，按重量百分比計步驟如下：
(1)母合金錠的制備：按照cu30％-32％、si3.9％-4.3％、fe1.5％-2.8％、mn0.5％-1.5％，其余為ni進行配料，經(jīng)真空感應爐1380-1500℃進行熔煉，精煉10-20min，隨后鑄造母合金錠；
(2)澆注棒材：對步驟(1)所得母合金錠進行切割，去表面氧化皮，經(jīng)1370-1450℃真空感應熔化10-30min，澆注到準備好的熔模中，實現(xiàn)0.01-0.1mpa真空精密鑄造；澆注的棒材直徑為φ15-40mm，長度150-250mm；
(3)固溶熱處理：對步驟(2)所得的鎳銅合金澆注棒，放入加熱爐中進行900-1000℃固溶，保溫90-180min，水冷，獲得固溶態(tài)組織；
(4)時效熱處理：對步驟(3)所得的固溶態(tài)組織再放入加熱爐中進行時效處理，即在550-650℃保溫6-10h，進行空冷，獲得鎳銅合金棒材。
步驟(1)所得母合金錠外徑為φ130-140mm，高度350-450mm。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明采用真空感應熔煉，可獲得超純凈、成分均勻的鑄錠，減少夾雜等缺陷，經(jīng)熔模精密鑄造可以減少棒材表面缺陷，并可避免棒材芯部縮孔問題。最后經(jīng)過固溶和時效熱處理，可以獲得高強高塑性的棒材。
具體實施方式
實施例1
如：一種ncu30-4-2-1鎳銅合金棒材，外徑φ22mm，長度150-200mm，熱處理狀態(tài)的制備包括如下步驟：
(1)母合金錠的制備：將電解銅、純鎳、硅、鐵、錳等原料進行配比，經(jīng)真空感應爐1380℃進行熔煉，精煉15min，澆注鑄錠外徑為φ140mm，高度350mm的母合金錠。鑄錠成分組成為：重量百分比wt％，c0.023，s0.0004，p0.0007，o0.0014，n0.0002，si4.08，mn1.09，cu30.92，fe2.20，ni61.08，mg0.0005，pb0.0003，sb<0.0001；
(2)澆注棒材：對步驟(1)所得的ncu30-4-2-1鎳銅合金錠進行切割，去表面氧化皮，經(jīng)1370℃真空感應熔化30min，澆注到準備好的熔模中，0.1mpa下真空精密鑄造。澆注的棒材直徑為φ22mm，長度175mm；棒材芯部沒有縮孔缺陷，棒材剖開表面光亮，無縮孔縮松缺陷，夾渣等缺陷。
(3)固溶熱處理：對步驟(2)所得的ncu30-4-2-1鎳銅合金澆注棒，放入加熱爐中加熱950℃，保溫120min，然后水冷，獲得固溶態(tài)組織；
(4)時效熱處理：對步驟(3)所得的固溶態(tài)ncu30-4-2-1鎳銅合金棒材，再放入加熱爐中加熱600℃保溫8h。獲得高強度，高韌性的棒材。
實施例2
如：一種ncu30-4-2-1鎳銅合金棒材，外徑φ32mm，長度165mm，熱處理狀態(tài)的制備包括如下步驟：
(1)母合金錠的制備：將電解銅、純鎳、硅、鐵、錳等原料進行配比，經(jīng)真空感應爐1380℃進行熔煉，精煉15min，澆注鑄錠外徑為φ140mm，高度350mm的母合金錠。鑄錠成分組成為：重量百分比wt％，c0.020，s0.0005，p0.0010，o0.0015，n0.0003，si4.10，mn1.04，cu30.98，fe2.25，ni61.18，mg0.0008，pb0.0002，sb<0.0001；
(2)澆注棒材：對步驟(1)所得的ncu30-4-2-1鎳銅合金錠進行切割，去表面氧化皮，經(jīng)1370℃真空感應熔化30min，澆注到準備好的熔模中，0.1mpa下真空精密鑄造。澆注的棒材直徑為φ32mm，長度165mm；棒材芯部沒有縮孔缺陷，棒材剖開表面光亮，無縮孔縮松缺陷，夾渣等缺陷。
(3)固溶熱處理：對步驟(2)所得的ncu30-4-2-1鎳銅合金澆注棒，放入加熱爐中加熱950℃，保溫120min，然后水冷，獲得固溶態(tài)組織；
(4)時效熱處理：對步驟(3)所得的固溶態(tài)ncu30-4-2-1鎳銅合金棒材，再放入加熱爐中加熱600℃保溫8h。獲得高強度，高韌性的棒材。
獲得棒材的性能與國內(nèi)外相關(guān)結(jié)果比較，如表1所示。
表1本發(fā)明ncu30-4-2-1鎳銅合金棒材性能與國內(nèi)外相關(guān)結(jié)果的比較
從表1中可以看出，本發(fā)明制備的ncu30-4-2-1鎳銅合金棒材具有很高的強度，并且有高的延伸率，具有很好的韌性。