一种含微量稀土La或Ce元素的Cu-Pb-Sn合金及制备方法

本发明属于cu-pb-sn合金制备，具体涉及一种含微量稀土la或ce元素的cu-pb-sn合金及制备方法。

背景技术：

1、cu-pb-sn合金是一种重要的自润滑轴瓦材料。该材料要求富(pb，sn)相以粒子形式弥散分布于cu基体中。但cu-pb-sn合金相图中存在液态组元不混溶温度区间。当均一的合金熔体冷却到组元不混溶温度区间内时，将发生液-液相变，富(pb，sn)相液滴自熔体中沉淀析出。由于两液相间的比重差很大，富(pb，sn)相液滴会发生沉积；同时，凝固过程中熔体内的温度梯度会导致液滴/熔体的界面能梯度，致使液滴向高温区迁移，因此，cu-pb-sn合金液-液相变期间极易形成相偏析严重乃至两相分层的现象，其制备极为困难，这限制了高性能cu-pb-sn合金的制备及应用。

技术实现思路

1、针对现有技术中的问题，本发明提供一种含微量稀土la或ce元素的cu-pb-sn合金及制备方法。通过向cu-pb-sn合金熔体中添加稀土la或ce元素，细化cu-pb-sn合金的基体晶粒尺寸、提高cu-pb-sn合金熔体凝固过程中富(pb，sn)相的形核率，促进弥散型cu-pb-sn合金复合组织的形成。

2、本发明的技术方案是：

3、一种含微量稀土la或ce元素的cu-pb-sn合金，所述cu-pb-sn合金中稀土la或ce元素含量≥0.02wt％。

4、进一步的，上述的一种含微量稀土la或ce元素的cu-pb-sn合金，所述cu-pb-sn合金中pb元素含量优选为5～30wt％，sn元素含量优选为5～20wt％，其余为cu。

5、进一步的，上述的一种含微量稀土la或ce元素的cu-pb-sn合金，所述cu-pb-sn合金具有弥散型复合凝固组织，其中富(pb，sn)相以粒子形式弥散分布于cu基体中。

6、一种含微量稀土la或ce元素的cu-pb-sn合金的制备方法，包括以下步骤：

7、(1)按设定成分配制合金原料；

8、(2)将铜放入坩埚内加热熔化，并升温至1100℃～1200℃；

9、(3)将pb和sn加入熔体中，并进行搅拌获得均一的cu-pb-sn合金熔体；

10、(4)以cu-ce中间合金或纯ce的形式向熔体中加入稀土ce；或以cu-la中间合金或纯la的形式向熔体中加入稀土la；

11、(5)保温并搅拌合金熔体使其均匀化；

12、(6)去除熔体表面的浮渣后将熔体浇入模具中获得富(pb，sn)相以粒子形式弥散分布于cu基体中cu-pb-sn-ce合金铸锭或cu-pb-sn-la合金铸锭。

13、进一步的，上述的一种含微量稀土la或ce元素的cu-pb-sn合金的制备方法，稀土元素la或ce的纯度≥99.5wt％。

14、本发明的原理如下：

15、cu-pb-sn合金是一种典型的难混溶合金，当均一的cu-pb-sn合金熔体冷却过程中会发生液-液相变，富(pb，sn)相液滴自熔体中沉淀析出。通过向cu-pb-sn合金熔体中添加稀土la或ce元素，不仅能够细化cu-pb-sn合金的基体晶粒尺寸，而且能够提高cu-pb-sn合金熔体凝固过程中富(pb，sn)相的形核率、减小富(pb，sn)相液滴的尺寸及其空间迁移速度。因此微量稀土la或ce元素的添加能促进弥散型cu-pb-sn合金复合凝固组织的形成。

16、本发明的优点及有益效果：

17、本发明通过向cu-pb-sn合金熔体中添加稀土la或ce元素，不仅能够细化cu-pb-sn合金的基体晶粒尺寸，而且能够减小富(pb，sn)相的尺寸，促进弥散型cu-pb-sn合金复合凝固组织的形成。

技术特征：

1.一种含微量稀土la或ce元素的cu-pb-sn合金，其特征在于：所述cu-pb-sn合金中稀土la或ce元素含量≥0.02wt％。

2.根据权利要求1所述的一种含微量稀土la或ce元素的cu-pb-sn合金，其特征在于：所述cu-pb-sn合金中，稀土la或ce元素含量为0.02～0.2wt％。

3.根据权利要求1所述的一种含微量稀土la或ce元素的cu-pb-sn合金，其特征在于：所述cu-pb-sn合金中pb元素含量为5～30wt％，sn元素含量为5～20wt％。

4.根据权利要求1～3任一权利要求所述的一种含微量稀土la或ce元素的cu-pb-sn合金，其特征在于：所述cu-pb-sn合金具有弥散型复合凝固组织，其中富(pb，sn)相以粒子形式弥散分布于cu基体中。

5.根据权利要求1～3任一权利要求所述的一种含微量稀土la或ce元素的cu-pb-sn合金的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种含微量稀土la或ce元素的cu-pb-sn合金的制备方法，其特征在于：稀土元素la或ce的纯度≥99.5wt％。

技术总结本发明属于Cu‑Pb‑Sn合金制备技术领域，具体涉及一种含微量稀土La或Ce元素的Cu‑Pb‑Sn合金及制备方法。采用向Cu‑Pb‑Sn合金熔体中添加微量的稀土元素La或Ce，细化Cu‑Pb‑Sn合金的基体晶粒尺寸、提高Cu‑Pb‑Sn合金熔体凝固过程中富(Pb，Sn)相的形核率，促进弥散型Cu‑Pb‑Sn合金复合组织的形成。本发明可用于制备富(Pb，Sn)相粒子弥散分布于富Cu基体的Cu‑Pb‑Sn合金材料。技术研发人员：江鸿翔,韩冰皓,赵九洲,张丽丽,何杰受保护的技术使用者：中国科学院金属研究所技术研发日：技术公布日：2024/8/1