高强度铸铜材料CuAl11Fe6Ni6的试验研究

刘宝安,高 祥,胡 静

(中国铁道科学研究院 机车车辆研究所,北京100081)

高速铁路动车组和大功率机车中的重要铸造零件如调整圈、触头等要求使用高强度铸铜CuAl11Fe6Ni6材料,其性能指标要满足:抗拉强度Rm≥750 MPa;屈服强度Rp0.2≥380 MPa;A≥5%。GB 1176—87中没有合适的牌号能与之对应,其性能指标都低于上述要求。因此,没有现存的国标材料可以直接采用,必须对材料进行试验研制。

1 基本分析

CuAl11Fe6Ni6材料属于铝青铜,其特点是强度高,铜基中加入的主要合金元素是铝和镍。国外标准DIN EN 1982《铜及铜合金—铸锭与铸件》,其中表35中列出的材料GM-CuAl11Fe6Ni6,其机械性能能够满足要求,可作为基本参考资料,其化学成分如表1。

2 初步试验

参考表1中的化学成分,采用熔模铸造方法进行初步试验,使用QSN750光谱分析仪、CMT5305电子万能试验机对单铸试样和铸件本体进行检测,结果如表2。

表2所示的试验结果说明,在化学成分都符合标准中相应材料牌号的情况下,其机械性能可能差别还很大,并且不合格。分析其原因,这与铸造工艺有关,所以在铸造工艺不稳定或不合理的情况下,进行化学成分试验研究是无法达到预期效果的,有必要先对铸造工艺方法进行研究。

3 铸造工艺方法的对比试验研究

在铸造方法上,铸铜件及其他有色合金除了采用砂型铸造外,还广泛采用金属型铸造、熔模铸造、离心铸造、低压铸造以及石墨型铸造等多种特种铸造方法。在铜合金铸造中,采用金属型铸造方法,以加速合金的凝固,对提高铸件质量,减少铸造缺陷,具有重要的作用。……