CN101509093A - 毫米及亚毫米级CuW70Cr/Ti合金板材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种毫米及亚毫米级CuW70Cr/Ti合金板材的制备方法，首先按照质量百分比为1～1.5∶0.001～0.01称取CuW70粉末和活化元素Cr粉或Ti粉，混粉后进行冷压，再在氢气的保护下进行熔渗烧结，熔渗烧结后进行机加工并放入加热炉中保温，最后进行热轧、退火处理、砂纸打磨、酸或碱清洗，制得毫米及亚毫米级CuW70Cr/Ti合金板材。本发明毫米及亚毫米级CuW70Cr/Ti合金板材的制备方法采用在CuW70中加入适当比例的活化元素Cr或Ti，并通过热轧的方法将块体CuW70Cr/Ti材料制备成毫米及亚毫米级CuW70Cr/Ti板材，达到了提高CuW70Cr/Ti材料塑性的目的，使CuW70Cr/Ti材料应用更加广泛。
Description
技术领域
本发明属于金属材料制备技术领域，涉及一种合金板材的制备方法，具体涉及一种毫米及亚毫米级CuW70Cr/Ti合金板材的制备方法。
背景技术
CuW70Cr或CuW70Ti材料具有一定的硬度和强度，但塑性非常低，抗拉试棒的断口表现为脆性断裂，现有的制备方法制备出的CuW70Cr/Ti合金基本上都是棒材、块材等结构，例如高压断路器、铆钉、引线框架、电器触桥组合体等。但是板材结构的CuW70Cr/Ti合金具有广阔的实际应用，例如可将CuW70Cr/Ti合金板材制成电路板，应用到大型计算机芯片中，较高的电导率能使计算机在较高温度下正常工作，提高计算机的运行速度，同时大大提高了计算机芯片的使用寿命；也可以利用CuW70Cr/Ti合金板材耐高温、耐磨损、高硬度的性质将其制成电力机车的受电弓滑板、触头元件、铜钨坯饼、铜钨合金复合带、片材触点、层状复合金属等。要制备出板材结构的毫米及亚毫米级CuW70Cr/Ti合金，就需要从改善材料本身塑性出发，并制定合理的热加工工艺参数，从而改善材料的组织结构。
发明内容
本发明的目的在于提供一种毫米及亚毫米级CuW70Cr/Ti合金板材的制备方法，解决了现有方法无法制备出板材结构CuW70Cr/Ti合金的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种毫米及亚毫米级CuW70Cr/Ti合金板材的制备方法，按照以下步骤进行：
步骤1：按照质量百分比为1～1.5：0.001～0.01称取CuW70粉末和活化元素粉末，活化元素粉末选取Cr粉或Ti粉，将取得的粉末在混料机内以120转/分的转速混粉3～8小时；
步骤2：将上步得到的混合后的粉末均匀地放入冷压模具中，在5～10Mpa的压强下进行模压或冷等静压，得到坯体钨骨架；
步骤3：将上步得到的坯体钨骨架放在坩埚中，并在坯体钨骨架上放置纯铜块，在氢气的保护下进行熔渗烧结，制得含有活化元素Cr或Ti的CuW70块体材料；
步骤4：将上步得到的块体材料进行机加工，在铣床上铣去多余的铜，得到所需尺寸的合金块材，然后把合金块材放入温度为650±50℃的加热炉中，保温30min；
步骤5：将上步得到的保温后的合金块材放在热轧机上，采用纵轧的方法连续轧制，得到毫米及亚毫米级的合金薄板；
步骤6：将上步得到的合金薄板在N2或者Ar的保护下进行退火处理，退火温度400～550℃，保温100～150min；
步骤7：将上步得到的退火后的合金薄板用砂纸打磨板材表面，并用酸或碱清洗，得到毫米及亚毫米级CuW70Cr/Ti合金板材。
本发明毫米及亚毫米级CuW70Cr/Ti合金板材的制备方法，其特征还在于，
步骤3中，熔渗烧结的温度控制为，在第一个50min内温度由室温升至900℃～970℃，再在第二个50min内温度由900℃～970℃升至1300℃～1380℃，保温1～3小时；
步骤5中采用纵轧的方法连续轧制，是在轧辊100Mpa的压强下使合金块材在长、宽、高三个方向上完成塑性变形，每一道轧辊过后变形30％～70％。
本发明毫米及亚毫米级CuW70Cr/Ti合金板材的制备方法采用在CuW70中加入适当比例的活化元素Cr或Ti，并通过热轧的方法将块体CuW70Cr/Ti材料制备成毫米及亚毫米级CuW70Cr/Ti板材，达到了提高CuW70Cr/Ti材料塑性的目的，使CuW70Cr/Ti材料应用更加广泛。
附图说明
图1是本发明制备方法的工艺流程图；
图2是本发明制备方法实施例1中CuW70Cr块体材料的金相照片；
图3是本发明制备方法实施例1制得的CuW70Cr板材的金相照片；
图4是本发明制备方法实施例2中CuW70Ti块体材料的金相照片；
图5是本发明制备方法实施例2制得的CuW70Ti板材的金相照片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明毫米及亚毫米级CuW70Cr/Ti合金板材的制备方法，具体按照以下步骤进行：
步骤1：按照质量百分比为1～1.5：0.001～0.01称取CuW70粉末和活化元素粉末，活化元素粉末选取Cr粉或Ti粉，将取得的粉末在混料机内以120转/分的转速混粉3～8小时；
步骤2：将上步得到的混合后的粉末均匀地放入冷压模具中，在压强为5～10Mpa的条件下进行模压或冷等静压，得到坯体钨骨架；
步骤3：将上步得到的坯体钨骨架放在坩埚中，并在坯体钨骨架上放置纯铜块，在氢气保护下进行熔渗烧结，在第一个50min内温度由室温升至900℃～970℃，再在第二个50min内温度由900℃～970℃升至1300℃～1380℃，保温1～3小时，制得含有活化元素Cr或Ti的CuW70块体材料；
步骤4：将上步得到的块体材料进行机加工，在铣床上铣去多余的铜，得到所需尺寸的合金块材，然后把合金块材放入温度为650±50℃的加热炉中，保温30min；
步骤5：将上步得到的保温后的合金块材放在热轧机上，采用纵轧的方法连续轧制，在轧辊100Mpa的压强下使CuW70Cr/Ti合金块材在长、宽、高三个方向上完成塑性变形，每一道轧辊过后变形30％～70％，最后轧出厚度为0.5mm～2mm的合金薄板；
步骤6：将上步得到的合金薄板在N2或者Ar的保护下进行后期退火处理，退火温度400～550℃，保温100～150min；
步骤7：将上步得到的退火后的合金薄板用砂纸打磨板材表面，并用酸或碱清洗，得到毫米及亚毫米级CuW70Cr/Ti合金板材。
实施例1
按照质量百分比为1：0.001称取CuW70粉末和Cr粉，将取得的粉末在混料机内以120转/分的转速混粉3小时；将得到的混合后的粉末均匀地放入冷压模具中，在压强为5Mpa的条件下进行模压，得到坯体钨骨架；将得到的坯体钨骨架放在坩埚中，并在坯体钨骨架上放置纯铜块，在氢气的保护下进行熔渗烧结，在第一个50min内温度由室温升至900℃，再在第二个50min内温度由900℃升至1300℃，保温1小时，制得含有活化元素Cr的CuW70块体材料；将得到的块体材料进行机加工，在铣床上铣去多余的铜，得到尺寸为40mm×30mm×20mm的合金块材，然后把合金块材放入温度为600℃的加热炉中，保温30min；将得到的保温后的合金块材放在热轧机上，采用纵轧的方法连续轧制，在轧辊100Mpa的压强下使CuW70Cr合金块材在长、宽、高三个方向上完成塑性变形，每一道轧辊过后变形30％，最后轧出厚度为2mm的合金薄板；将得到的合金薄板在N2的保护下进行后期退火处理，退火温度400℃，保温100min；将得到的退火后的合金薄板用砂纸打磨板材表面，并用酸或碱清洗，得到厚度为2mm的CuW70Cr合金板材。本实施例中CuW70Cr块体材料的金相照片如图2所示，制得的CuW70Cr板材的金相照片如图3所示。
实施例2
按照质量百分比为1.2：0.005称取CuW70粉末和Ti粉，将取得的粉末在混料机内以120转/分的转速混粉5小时；将得到的混合后的粉末均匀地放入冷压模具中，在压强为7Mpa的条件下进行模压，得到坯体钨骨架；将得到的坯体钨骨架放在坩埚中，并在坯体钨骨架上放置纯铜块，在氢气的保护下进行熔渗烧结，在第一个50min内温度由室温升至950℃，再在第二个50min内温度由950℃升至1350℃，保温2小时，制得含有活化元素Ti的CuW70块体材料；将得到的块体材料进行机加工，在铣床上铣去多余的铜，得到尺寸为40mm×30mm×20mm的合金块材，然后把合金块材放入温度为650℃的加热炉中，保温30min；将得到的保温后的合金块材放在热轧机上，采用纵轧的方法连续轧制，在轧辊100Mpa的压强下使CuW70Ti合金块材在长、宽、高三个方向上完成塑性变形，每一道轧辊过后变形50％，最后轧出厚度为1.5mm的合金薄板；将得到的合金薄板在N2的保护下进行后期退火处理，退火温度450℃，保温120min；将得到的退火后的合金薄板用砂纸打磨板材表面，并用酸或碱清洗，得到厚度为1.5mm的CuW70Ti合金板材。本实施例中CuW70Ti块体材料的金相照片如图4所示，制得的CuW70Ti板材的金相照片如图5所示。
实施例3
按照质量百分比为1.5：0.01称取CuW70粉末和Cr粉，将取得的粉末在混料机内以120转/分的转速混粉8小时；将得到的混合后的粉末均匀地放入冷压模具中，在压强为10Mpa的条件下进行冷等静压，得到坯体钨骨架；将得到的坯体钨骨架放在坩埚中，并在坯体钨骨架上放置纯铜块，在氢气的保护下进行熔渗烧结，在第一个50min内温度由室温升至970℃，再在第二个50min内温度由970℃升至1380℃，保温3小时，制得含有活化元素Cr的CuW70块体材料；将得到的块体材料进行机加工，在铣床上铣去多余的铜，得到尺寸为40mm×30mm×20mm的合金块材，然后把合金块材放入温度为700℃的加热炉中，保温30min；将得到的保温后的合金块材放在热轧机上，采用纵轧的方法连续轧制，在轧辊100Mpa的压强下使CuW70Cr合金块材在长、宽、高三个方向上完成塑性变形，每一道轧辊过后变形70％，最后轧出厚度为0.5mm的合金薄板；将得到的合金薄板在Ar的保护下进行后期退火处理，退火温度550℃，保温150min；将得到的退火后的合金薄板用砂纸打磨板材表面，并用酸或碱清洗，得到厚度为0.5mm的CuW70Cr合金板材。
上述三个实施例制得的毫米及亚毫米级CuW70Cr/Ti合金板材的性能和CuW70块材的性能对比如表1所示：
表1 CuW70合金的性能对比
| 材料形态 | 密度(g/cm) | 硬度(HB) | 电导率(m/Ωmm2) | 活化元素 |
| CuW70块材 | 14.05 | 229 | 31.4 | 无 |
| CuW70Cr板材 | 14.30 | 229 | 28.05 | CuW70：Cr＝1：0.001 |
| CuW70Ti板材 | 14.30 | 221 | 30.65 | CuW70：Ti＝1.2：0.005 |
| CuW70Cr板材 | 14.30 | 222 | 27.8 | CuW70：Cr＝1.5：0.01 |
由表1可以看出，本发明制得的毫米及亚毫米级CuW70Cr/Ti合金板材与CuW70块体材料的性能相差不大，虽然电导率有点降低，但降低的幅度很小，不影响其作为电工材料的正常使用，同时硬度、密度的改变也不大。同时，从图2、图3、图4、图5所示的金相照片可以看出，本发明制得的毫米及亚毫米级CuW70Cr/Ti合金板材的组织更为均匀，性能更好。这一方面是由于微量元素Cr或Ti增强了铜钨假合金的固溶，使其结合紧密；另一方面是由于在轧制过程中位错的运动，促使其组织均匀。本发明制得的毫米及亚毫米级CuW70Cr/Ti合金板材不仅具备了原有CuW70的特性，还优化了原有材料的部分性能，适用于较高温度。
本发明毫米及亚毫米级CuW70Cr/Ti合金板材的制备方法采用在CuW70中加入适当比例的活化元素Cr或Ti，并通过热轧的方法将块体CuW70Cr/Ti材料制备成毫米及亚毫米级CuW70Cr/Ti板材，达到了提高CuW70Cr/Ti材料塑性的目的，使CuW70Cr/Ti材料应用更加广泛。
Claims (3)
1.一种毫米及亚毫米级CuW70Cr/Ti合金板材的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行：
步骤1：按照质量百分比为1～1.5：0.001～0.01称取CuW70粉末和活化元素粉末，活化元素粉末选取Cr粉或Ti粉，将取得的粉末在混料机内以120转/分的转速混粉3～8小时；
步骤2：将上步得到的混合后的粉末均匀地放入冷压模具中，在5～10Mpa的压强下进行模压或冷等静压，得到坯体钨骨架；
步骤3：将上步得到的坯体钨骨架放在坩埚中，并在坯体钨骨架上放置纯铜块，在氢气的保护下进行熔渗烧结，制得含有活化元素Cr或Ti的CuW70块体材料；
步骤4：将上步得到的块体材料进行机加工，在铣床上铣去多余的铜，得到所需尺寸的合金块材，然后把合金块材放入温度为650±50℃的加热炉中，保温30min；
步骤5：将上步得到的保温后的合金块材放在热轧机上，采用纵轧的方法连续轧制，得到毫米及亚毫米级的合金薄板；
步骤6：将上步得到的合金薄板在N2或者Ar的保护下进行退火处理，退火温度400～550℃，保温100～150min；
步骤7：将上步得到的退火后的合金薄板用砂纸打磨板材表面，并用酸或碱清洗，得到毫米及亚毫米级CuW70Cr/Ti合金板材。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中，熔渗烧结的温度控制为，在第一个50min内温度由室温升至900℃～970℃，再在第二个50min内温度由900℃～970℃升至1300℃～1380℃，保温1～3小时。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5中采用纵轧的方法连续轧制，是在轧辊100Mpa的压强下使合金块材在长、宽、高三个方向上完成塑性变形，每一道轧辊过后变形30％～70％。
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