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基本信息

項(xiàng)目名稱：
廢雜銅再生熔體凈化鑄造優(yōu)質(zhì)鉛黃銅
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
作品研究了以廢雜銅為原料鑄造生產(chǎn)出的再生鉛黃銅型材，進(jìn)行力學(xué)性能分析發(fā)現(xiàn)其得出其抗拉強(qiáng)度好但是塑性差，再進(jìn)行顯微組織結(jié)構(gòu)的分析以及斷口形貌成分的分析，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行探索技術(shù)路線，通過在熔體的凈化過程中調(diào)整合金成分，向熔液中添加廢稀土永磁材料，充分發(fā)揮稀土在銅合金再生熔煉連鑄過程中潔凈晶界等作用使得再生銅合金材的塑性提高20%以上。同時(shí)略微提高抗拉強(qiáng)度，通過優(yōu)化后的產(chǎn)品成本低、具有良好的市場(chǎng)效益。
詳細(xì)介紹：
本作品以目前嚴(yán)重影響我們環(huán)境的廢雜銅為研究對(duì)象，針對(duì)現(xiàn)在我們國(guó)家廢銅污染環(huán)境且不能很好的循環(huán)利用的現(xiàn)狀、純銅價(jià)格日益升高的國(guó)際趨勢(shì)以及順應(yīng)中央在“十二五”規(guī)劃中提出的加強(qiáng)資源節(jié)約與管理、大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)等方針政策。作品研究了以廢雜銅為原料鑄造生產(chǎn)出的再生鉛黃銅型材，進(jìn)行力學(xué)性能分析發(fā)現(xiàn)其得出其抗拉強(qiáng)度好但是塑性差，再進(jìn)行顯微組織結(jié)構(gòu)的分析以及斷口形貌成分的分析，進(jìn)一步通過研究對(duì)比發(fā)現(xiàn)，廢雜銅再生熔體中夾渣多、夾雜多，所以解決其質(zhì)量問題，提高力學(xué)性能是一個(gè)重要課題。因此我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室進(jìn)行探索技術(shù)路線，通過在熔體的凈化過程中調(diào)整合金成分，向熔液中添加熔液重量的0.10~3.00wt%的廢釹鐵硼永磁材料或者0.10~2.50wt%的廢稀土鈷永磁材料，利用其廢稀土永磁材料，充分發(fā)揮稀土在銅合金再生熔煉連鑄過程中潔凈晶界、Fe-B優(yōu)化銅合金晶粒尺寸的作用、Co強(qiáng)化基體和樹枝狀晶鐵基固溶體，使得再生銅合金材的塑性提高20%以上。同時(shí)略微提高抗拉強(qiáng)度，通過優(yōu)化后的產(chǎn)品成本低、具有良好的市場(chǎng)效益。

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

作品設(shè)計(jì)的目的：作品主要分析以廢雜銅為原料再生鑄造鉛黃銅的強(qiáng)度和塑性偏低的原因，探索提高其力學(xué)性能的措施。 作品設(shè)計(jì)的基本思路：針對(duì)廢雜銅為原料采用現(xiàn)有技術(shù)再生的鉛黃銅存在強(qiáng)度、塑性偏低的問題，采用掃描電鏡、能譜成分分析，首先弄清現(xiàn)有技術(shù)再生的鉛黃銅力學(xué)性能偏低的原因；通過實(shí)驗(yàn)分析實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄造銅合金晶界的凈化，進(jìn)而對(duì)合金基體強(qiáng)化；對(duì)樣品進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)。 本作品的創(chuàng)新點(diǎn)： （1）通過掃描電鏡和能譜儀對(duì)再生鉛黃銅顯微組織成分和斷口形貌的分析，發(fā)現(xiàn)樹枝狀晶鐵基固溶體與銅合金基體的界面是薄弱環(huán)節(jié)，在拉伸過程中，從該界面直接剝離，這是導(dǎo)致再生連鑄鉛黃銅合金塑性和強(qiáng)度低下的主要原因之一。（2）以廢雜黃銅為原料，在現(xiàn)有再生工序（熔煉、精煉、合金成分調(diào)整工序）之后，增加向熔液中添加熔液重量的0.10~3.00wt%的廢釹鐵硼永磁材料或者0.1~2.5wt%廢稀土鈷永磁材料，使再生連鑄黃銅合金塑性提高20%以上，申報(bào)發(fā)明專利2項(xiàng)；（3）在再生連鑄銅合金材的加工過程中，增加凈化工序，充分利用寧波稀土永磁材料國(guó)際最大產(chǎn)業(yè)基地的特點(diǎn)。 技術(shù)關(guān)鍵：在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過分析再生連鑄銅合金的力學(xué)性能偏低的原因，理論上分析并尋找合適的提高鑄造銅合金力學(xué)性能的凈化劑，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 技術(shù)指標(biāo)：以廢雜銅再生鑄造HPb58-2A為例，采用現(xiàn)有技術(shù)鑄造的銅合金抗拉強(qiáng)度為340MPa，延伸率為4.5%，改進(jìn)后試樣的強(qiáng)度達(dá)到406MPa、延伸率達(dá)到10.5%。

科學(xué)性、先進(jìn)性

1、工藝上的科學(xué)性與先進(jìn)性：分析了現(xiàn)有技術(shù)連鑄銅材力學(xué)性能低的原因，對(duì)再生熔體凈化處理，提高再生鉛黃銅的塑性。2、技術(shù)手段上的科學(xué)性與先進(jìn)性：利用掃描電鏡和能譜分析等現(xiàn)代顯微分析測(cè)試手段對(duì)現(xiàn)有技術(shù)用廢雜銅再生連鑄銅合金進(jìn)行研究，手段先進(jìn)科學(xué)可靠；對(duì)再生、凈化、鑄造的銅合金試棒進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)，檢測(cè)機(jī)構(gòu)為國(guó)家認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)室。技術(shù)路線簡(jiǎn)便易行，通過性能檢測(cè)→顯微組織分析→熔體凈化→試棒性能檢測(cè)，獲得一種有效提高塑性、強(qiáng)度的技術(shù)措施。在廢雜銅熔煉、精煉、調(diào)整合金成分之后，在熔液中加入廢釹鐵硼永磁材料或廢稀土鈷永磁材料提高力學(xué)性能。3、效益上的科學(xué)性與先進(jìn)性:作品針對(duì)廢雜銅存在成分復(fù)雜、雜質(zhì)較多進(jìn)而產(chǎn)生有害于產(chǎn)品機(jī)械性能的問題進(jìn)行研究，稀土在材料制備上是工業(yè)“味精”具有將精煉后殘存在熔體中的氧化夾渣還原、凈化的作用，F(xiàn)e-B具有調(diào)整晶粒尺寸分布的能力，Co在Fe中或者Cu固溶具有顯著的強(qiáng)化作用，因此采用廢釹鐵硼稀土永磁材料或者廢稀土鈷永磁材料對(duì)再生熔體進(jìn)行凈化，是能夠提高力學(xué)性能的。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

1、2009年寧波大學(xué)儲(chǔ)備項(xiàng)目立項(xiàng)的重點(diǎn)項(xiàng)目； 2、2010年寧波大學(xué)新苗人才計(jì)劃資助項(xiàng)目。

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

無

作品可展示的形式

實(shí)物、產(chǎn)品，圖片，樣品

使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

使用說明：具有高的抗拉強(qiáng)度和塑性的銅合金在應(yīng)用中可設(shè)計(jì)成更薄、更細(xì)、更輕的結(jié)構(gòu)件，可以減輕重量、降低成本。 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：在再生熔煉過程中加入廢釹鐵硼永磁材料或廢稀土鈷永磁材料，工藝簡(jiǎn)單，而且充分發(fā)揮稀土資源的作用，制備的銅材塑性和抗拉強(qiáng)度明顯提高，效果顯著。 適應(yīng)范圍：廢稀土永磁材料凈化廢雜銅黃銅合金再生、鑄造。 技術(shù)性說明： 往再生合金熔液中加入合金熔液重量0.10～2.50%廢稀土鈷永磁材料或0.10～3.00%廢釹鐵硼永磁材料，通過強(qiáng)化晶體、凈化晶界組織等作用，實(shí)現(xiàn)改善再生鑄造黃銅合金的拉伸強(qiáng)度和延伸率。 市場(chǎng)分析：黃銅是目前應(yīng)用最為廣泛的銅材，優(yōu)質(zhì)再生黃銅具有非常廣闊的市場(chǎng)空間，凈化工藝具有簡(jiǎn)單、成本低、效果明顯等特點(diǎn)，該工藝還符合國(guó)家“十二五”規(guī)劃中提出的資源循環(huán)利用的大政方針，具有良好的應(yīng)用前景。 經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)：扣除廢稀土永磁成本之后每噸優(yōu)質(zhì)鉛黃銅利潤(rùn)為1250-5000元，以年產(chǎn)十萬噸再生鉛黃銅規(guī)模計(jì)算，預(yù)計(jì)可產(chǎn)生利潤(rùn)1.25-5.0億元。

同類課題研究水平概述

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)先進(jìn)廢雜銅再生技術(shù)路線為：合金熔煉、精煉、合金成分調(diào)整和再生鑄造，但因原料大部分或全部為廢雜銅，再生黃銅合金中雜質(zhì)含量高、夾雜多、夾渣普遍等缺陷，使得制備得到的再生鉛黃銅型材的塑性和抗拉強(qiáng)度等始終無法接近以純銅為原料制備的鉛黃銅型材，無法滿足市場(chǎng)上對(duì)優(yōu)質(zhì)鉛黃銅的要求。如何提高廢雜黃銅作原料再生、鑄造黃銅合金的拉伸強(qiáng)度、延伸率成為銅材加工行業(yè)一個(gè)迫切希望解決的問題，也是一個(gè)棘手的難題。 而作品首先分析廢雜銅現(xiàn)有再生鑄造黃銅合金塑性、強(qiáng)度低的原因，進(jìn)而提出在廢雜銅現(xiàn)有再生鑄造技術(shù)中，增加熔體凈化工序的創(chuàng)新性思路，并以廢釹鐵硼永磁材料或者廢稀土鈷永磁材料為凈化劑，通過實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明再生熔體經(jīng)過廢稀土鈷永磁材料凈化，鑄造鉛黃銅強(qiáng)度和塑性均提高；再生熔體經(jīng)過廢釹鐵硼永磁材料凈化，鑄造鉛黃銅塑性明顯提高。 到目前為止，還未見相關(guān)報(bào)道。
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