CN101760659B - 一种铜铬中间合金的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铜铬中间合金的制备方法。本发明利用铝热还原反应放出的高热量使反应产物熔化,并使高温熔体自净化,根据产物间的密度差,迅速完成目标产物与副产物的分离,从而得到高纯度的合金熔体。制备的铜铬中间合金具有组织结构均匀,无宏观偏析等特点。
Description
背景技术
本发明叙述了一种铜铬中间合金的制备方法。
技术领域
铜铬合金具有高强度高导电导热性能,广泛应用于集成电路引线框架、高速铁路接触导线、大功率接触器触头、摩擦电阻焊触头、电火花磨削工具材料,但其熔炼工艺复杂,需要事先制备中间合金。目前制备铜铬中间合金的方法主要有高能球磨结合粉末冶金法(热压烧结法)、真空自耗电极电弧熔炼法、真空感应熔炼法、粉末爆炸压实法(J.Ballat and D.Konig. Insulation characteristics andwelding behavior of vacuum switchcontacts made from various CuCr a
发明内容
本发明的目的在于提供一种铜铬中间合金的制备方法。
本发明采用燃烧合成熔化技术联用快速凝固技术制备铜铬中间合金,该技术具有工艺简便,所需设备简单,成本低廉,生产周期短等特点,特别是制备的材料无宏观偏析,组织结构均匀。
本发明通过设计合成路线,利用铝热还原反应放出的高热量使反应产物熔化,并使高温熔体自净化,根据产物间的密度差,迅速完成目标产物与副产物的分离,从而得到高纯度的合金熔体,联用快速凝固技术制得铜铬中间合金。复合工艺制备的铜铬中间合金具有组织结构均匀,无宏观偏析等特点,通过调整反应物的比例,合金含量可调。
一种铜铬中间合金的制备方法,其特征在于:按照铝∶氧化铜∶铜∶铬为1∶4.42∶2.50~6.27∶2.00~2.45的质量比称取原料粉末,反应物料球磨4~8小时,用40~60MPa的压力将混合反应物料在金属模具中压为坯体;在反应坯体上部放置引燃剂压块,将装有反应坯体的模具置于反应容器中,用氩气吹扫反应容器以排除其中的空气,将反应物料坯体加热到210~230℃,并在此温度保温,使从反应物料表面脱附的气体完全排除,再通入4~8MPa氩气,将物料坯体继续加热到250~280℃,在此温度范围通过引燃剂自发反应放出的热量引发反应物料的反应,燃烧反应在数秒内完成,引燃剂占总反应物料重量的3~5%,引燃剂中高锰酸钾、铝粉、硫粉的质量比为:2∶1~1.5∶1;
材料随反应容器冷却至室温后从容器中取出材料,将材料表面副产物Al2O3去除,得到厚度6~8mm铜铬中间合金。
经X射线衍射技术表征,证明所制备的材料由面心立方铜和体心立方铬两相组成。用扫描电镜、透射电镜观察发现微米级的枝晶(铬)均匀地分布在铜基体上,基体的晶粒尺寸为200~1000nm,二次枝晶臂间距小于500nm,组织结构均匀。铜铬中间合金的化学成分为铬20~25%,铜75~80%;相对密度大于96%;维氏硬度为1.27~4.16GPa;压缩屈服强度为280~410MPa。
该方法与现有铜铬中间合金的制备方法相比所需设备简单、耗能低、周期短、成本低,制备的材料无偏析,组织结构均匀,同时具有优异的力学性能。
具体实施方式
实施例1:
按照铝∶氧化铜∶铜∶铬为1∶4.42∶2.50∶2.00的配方称取原料粉末,反应物料球磨8小时,用40MPa的压力将混合好的反应物料在金属模具中压为反应坯体。在反应坯体上部放置引燃剂压块,将装有反应坯体的金属模具置于反应容器中,用氩气吹洗反应容器以排除其中的空气,将反应物料坯体加热到210℃,并在此温度保温20分钟。然后从容器中排出从反应物料表面脱附的气体,然后通入5MPa氩气,将物料坯体继续加热到250℃,并在此温度下通过引燃剂自发反应放出的热量引发反应物料的反应,反应将在数秒内完成。引燃剂含量占总反应物料质量百分含量的3%,其中高锰酸钾、铝粉、硫粉的质量比为:2∶1∶1。反应完成后所制备的材料随反应容器冷却至室温,取出产物将表面副产物手工去除,制得铜铬中间合金。
铜铬中间合金的化学成分为铬20.3,铜79.7%;相对密度为96.6%;维氏硬度为1.27GPa;压缩屈服强度为280MPa。
实施例2:
按照铝∶氧化铜∶铜∶铬为1∶4.42∶3.01∶2.17的配方称取原料粉末,反应物料球磨8小时,用50MPa的压力将混合好的反应物料在金属模具中压为反应坯体。在反应坯体上部放置引燃剂压块,将装有反应坯体的金属模具置于反应容器中,用氩气吹洗反应容器以排除其中的空气,将反应物料坯体加热到210℃,并在此温度保温20分钟。排出从反应物料表面脱附的气体,然后通入6MPa氩气,将物料坯体继续加热到260℃,并在此温度下通过引燃剂自发反应放出的热量引发反应物料的反应,反应将在数秒完成。引燃剂占总反应物料的质量百分含量的4%,其中高锰酸钾、铝粉、硫粉的质量比为:2∶1.3∶1。反应完成后所制备的材料随反应容器冷却至室温,取出产物将副产物手工去除,制得铜铬中间合金。
铜铬中间合金的化学成分为铬23.5%,铜76.5%;相对密度为96.3%;维氏硬度为2.78GPa;压缩屈服强度为360MPa。
实施例3:
按照铝∶氧化铜∶铜∶铬为1∶4.42∶6.27∶2.45,的配方称取原料粉末,反应物料球磨8小时,用60MPa的压力将混合好的反应物料在金属模具中压为反应坯体。在反应坯体上部放置引燃剂压块,将装有反应坯体的金属模具置于反应容器中,用氩气吹洗反应容器以排除其中的空气,将反应物料坯体加热到210℃,并在此温度保温20分钟。排出从反应物料表面脱附的气体,然后通入7MPa氩气,将物料坯体继续加热到260℃,并在此温度下通过引燃剂自发反应放出的热量引发反应物料的反应,反应将在数秒完成。引燃剂占总反应物料的质量百分含量的3.5%,其中高锰酸钾、铝粉、硫粉的质量比为:2∶1.5∶1。反应完成后所制备的材料随反应容器冷却至室温,取出产物将副产物手工去除,制得铜铬中间合金材料。
铜铬中间合金的化学成分为铬24.8%,铜75.2%;相对密度为97.2%;维氏硬度为4.16GPa;压缩屈服强度为410MPa。
Claims (1)
1.一种铜铬中间合金的制备方法,其特征在于:按照铝∶氧化铜∶铜∶铬为1∶4.42∶2.50~6.27∶2.00~2.45的质量比称取原料粉末,反应物料球磨4~8小时,用40~60MPa的压力将混合反应物料在金属模具中压为坯体;在反应坯体上部放置引燃剂压块,将装有反应坯体的模具置于反应容器中,用氩气吹扫反应容器以排除其中的空气,将反应物料坯体加热到210~230℃,并在此温度保温,使从反应物料表面脱附的气体完全排除,再通入氩气至压力为4~8MPa,将物料坯体继续加热到250~280℃,在此温度范围通过引燃剂自发反应放出的热量引发反应物料的反应,燃烧反应在数秒内完成,引燃剂占总反应物料重量的3~5%,引燃剂中高锰酸钾、铝粉、硫粉的质量比为:2∶1~1.5∶1;
材料随反应容器冷却至室温后从容器中取出材料,将材料表面副产物Al2O3去除,得到厚度6~8mm铜铬中间合金。
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