本發明涉及合金材料領域，尤其涉及一種應用于核動力汽輪機耐磨泵塊的鑄造材料及其制作方法。

背景技術：

青銅材料具有良好的延展性和可鍛性等性能，因此其應用較為廣泛，其主要應用于核電汽輪機的技術領域中，具體是用于鍛打成型各類閥塊、耐磨泵塊。但是，隨著核電工業的大力發展，市場需求更多、更優的材料，由于鍛打處理產生的缺陷，使得目前所使用的青銅錠已越來越不能滿足國內外高標泵閥類合金錠的需求。另外，由于材料內部結構的原因，通過翻砂鑄造的青銅材料，極易產生氣孔表面夾雜，不易二次成型。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明提供了一種應用于核動力汽輪機耐磨泵塊的鑄造材料及其制作方法，既能夠提高材料的強度和硬度，又能夠避免鑄造材料因鍛打而產生的開裂情況，減少了材料在鑄造過程中產生的氣孔率。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種應用于核動力汽輪機耐磨泵塊的鑄造材料的制備方法，它包含如下步驟：

1)、按質量百分比，將鋁：2～3.5％、鐵：7～8％、錳：1～3％、鎳：5～7％、銅：余量，置于工頻電爐內，加熱至1100度，完全熔化后并保溫；

2)、按質量百分比，將稀土元素鑭或鈰：1～3％，添加到正在保溫的合金溶液當中，開啟振動裝置與攪拌裝置，振動裝置振動頻率為：10次/秒；攪拌裝置攪拌速率為：150轉/分鐘，攪拌時間為:5～10分鐘；

3)、按質量百分比，將粒徑大于100微米而小于200微米的硼化鈦：6～8％，添加到合金溶液當中，同時進行再次攪拌，攪拌速率為250轉/分鐘；攪拌時間15～20分鐘；

4)、將攪拌完成的合金溶液轉移至鑄造保溫爐當中，第三次進行攪拌，攪拌時間為5～10分鐘，速率為400轉/分鐘；

5)、將攪拌完成的合金溶液靜止3～5分鐘，并取樣檢測，已確定成份在設定范圍之內。成份合格后，采用導流管直接將熔體引入結晶器，結晶器內涂抹潤滑油，爐膛內覆蓋3～5厘米厚度的炭黑以減少氧化和生渣的機會；

6)、按照核動力汽輪機耐磨泵塊的要求進行鑄造，包裝入庫。

進一步地，步驟1)中的各組分的質量百分數為：鋁：2.4％，鐵：7.2％，錳：1.5％，鎳：5.5％，銅：余量，步驟2)中的鑭或鈰的質量百分數為：1.5％，步驟3)中的硼化鈦的質量百分數為:6.5％。

進一步地，步驟1)中的各組分的質量百分數為：鋁：3.0％，鐵：7.6％，錳：2％，鎳：6％，銅：余量，步驟2)中的鑭或鈰的質量百分數為：2％，步驟3)中的硼化鈦的質量百分數為:7％。

進一步地，步驟1)中的各組分的質量百分數為：鋁：3.2％，鐵：7.8％，錳：2.5％，鎳：6.5％，銅：余量，步驟2)中的鑭或鈰的質量百分數為：2.5％，步驟3)中的硼化鈦的質量百分數為:7.5％。

本發明還提供一種應用于核動力汽輪機耐磨泵塊的鑄造材料，所述材料采用前述的方法來制備。

本發明的有益效果為：本發明提供的核動力汽輪機耐磨泵塊的用鑄造合金材料，在傳統青銅材料中加入硼化鈦陶瓷顆粒，用以提高鑄造合金材料的硬度；并適當的添加相應的稀土元素鑭或鈰，用于進一步細化、改善合金內部材料的徑粒組織結構，從而使材料在不需要進一步鍛打或者熱處理的前提下，即可實現合金材料的強度和硬度，進一步滿足核動力汽輪機耐磨泵塊用材料的要求。同時也避免了原有合金材料因鍛打而產生的開裂情況，進一步減少了材料在鑄造過程中產生的氣孔率，從而節約了生產成本，提高了生產效率。

具體實施方式

下面將對本發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明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

實施例1

一種應用于核動力汽輪機耐磨泵塊的鑄造材料的制備方法，它包含如下步驟：

1)、按照配比將鋁：2.4％、鐵：7.2％、錳：1.5％、鎳：5.5％、銅：余量的質量百分比，配置原料，并置于工頻電爐內，加熱至1100度，完全熔化后并保溫；

2)、將稀土元素鑭或鈰：1.5％，以質量百分比計，添加到正在保溫的合金溶液當中，開啟振動裝置與攪拌裝置，振動裝置振動頻率為：10次/秒；攪拌裝置攪拌速率為：150轉/分鐘，攪拌時間為:5～10分鐘；

3)、將粒徑大于100微米而小于200微米的硼化鈦：6.5％，以質量百分比計，添加到合金溶液當中，同時進行再次攪拌，攪拌速率為250轉/分鐘；攪拌時間15～20分鐘；

4)、將攪拌完成的合金溶液轉移至鑄造保溫爐當中，第三次進行攪拌，攪拌時間為5～10分鐘，速率為400轉/分鐘；

5)、將攪拌完成的合金溶液靜止3～5分鐘，并取樣檢測，已確定成份在設定范圍之內。成份合格后，采用導流管直接將熔體引入結晶器，結晶器內涂抹潤滑油，爐膛內覆蓋3～5cm厚度的炭黑以減少氧化和生渣的機會；

6)、按照核動力汽輪機耐磨泵塊的要求進行鑄造，包裝入庫。

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)中的各成分的質量百分比為：鋁：3.0％、鐵：7.6％、錳：2％、鎳：6％、銅：余量。

步驟2)中的稀土元素鑭或鈰的質量百分比為：2％。

步驟3)中的硼化鈦的質量百分比為：7％。

根據本實施例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)中的各成分的質量百分比為：鋁：3.2％、鐵：7.8％、錳：2.5％、鎳：6.5％、銅：余量。

步驟2)中的稀土元素鑭或鈰的質量百分比為：2.5％。

步驟3)中的硼化鈦的質量百分比為：7.5％。

根據本實施例3，能夠起到與實施例1和2基本相同的效果。

材料實驗數據性能對比表：

從上表可知，通過本發明所鑄造的材料，提高了材料的硬度和成品率，降低了材料的氣孔率。

以上所述實施例僅表達了本發明的實施方式，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，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。