CN104120299B - 一种含钇的高塑性紫铜制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种含钇的高塑性紫铜制备方法，其属于合金材料制备技术领域。该方法采用在紫铜熔炼时加入0.01%‑0.06%的稀土元素钇，利用钇细化紫铜的晶粒，达到提高紫铜塑性的目的，以解决紫铜在高应变速率塑性加工时形成微观缺陷的问题。与紫铜相比，加入稀土元素钇的紫铜晶粒度小，塑性和强度性能明显提高，加入稀土元素钇的紫铜的抗拉强度可以提高40‑75MPa，经过高应变速率的塑性加工后无微观组织缺陷，晶界处未形成开裂或空洞。通过该方法提高了紫铜的塑性性能并能够增大其应用范围和应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种含钇的高塑性紫铜制备方法，其属于合金材料制备技术领域。
背景技术
紫铜即纯铜，具有良好的导电性、导热性和塑性。紫铜具有面心立方晶格，无同素异形转变，塑性较好而强度低，广泛用于工业生产中。虽然紫铜的塑性较好，但是在应变速率较高时仍会由于强烈的塑性变形而形成一定的晶界缺陷，图1是紫铜热轧时所形成的晶界开裂（轧制温度750-1000℃，压缩率30%-45%，轧制速度30-50mm/s）。如果在轧制、挤压等强烈塑性变形的过程中形成晶界缺陷，则会导致塑性加工后的紫铜强度降低甚至开裂，影响其使用性能，因此需要采用一定的方法来提高紫铜的塑性，以改善紫铜高应变速率塑性加工时的性能。钇（Y）是一种常见的稀土元素，是一种灰色金属。密度4.4689克/立方厘米，熔点1522℃，沸点3338℃，常见化合价为+3价。钇可用于制造特种玻璃和合金。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种含钇的高塑性紫铜制备方法，在紫铜熔炼时加入微量的稀土元素钇，以改善紫铜的塑性并提高其强度，从而解决高应变速率条件下紫铜形成微观组织缺陷的问题，进而增大紫铜的应用范围和应用价值。
本发明的技术方案是：一种含钇的高塑性紫铜制备方法，包含以下步骤：
（1）将钇与紫铜按照 0.01%-0.06%：1的比例投入到高频感应电炉的石墨坩埚中，采用氩气作为保护气进行熔炼；所述紫铜的纯度质量百分比为99.99%，钇的纯度质量百分比为99.99%；
（2）熔炼形成的合金在真空炉中均匀退火，退火温度600-800℃，退火时间30-45小时；
（3）退火后的合金缓慢降温至450-550℃；
（4）再以6-9℃/小时的速度冷却至室温，得到含钇的高塑性紫铜。
将制备的合金材料加工成8×3mm的拉伸试样，在Instron-5100电子万能试验机上测量室温抗拉强度。
金相试样用180#、500#水砂纸和200#、500#、800#金相砂纸磨平后，再用颗粒直径1μm的金刚石抛光液和金丝绒抛光布在抛光机上抛光。然后用FeCl4水溶液对试件进行腐蚀，用水和酒精分别清洗试样表面后，用吹风机吹干。采用Olympus光学显微镜观察铜及铜合金的金相组织。使用HITACHI S-4700型扫描电子显微镜观察铜及铜合金的微观组织并分析合金元素的分布。
本发明的有益效果是：该方法采用在紫铜熔炼时加入0.01%-0.06%的稀土元素钇，利用钇细化紫铜的晶粒，达到提高紫铜塑性的目的，以解决紫铜在高应变速率塑性加工时形成微观组织缺陷的问题。与紫铜相比，加入稀土元素钇的紫铜晶粒度小，塑性和强度性能明显提高，加入稀土元素钇的铜的抗拉强度可以提高40-75MPa，经过高应变速率的塑性加工后无微观组织缺陷，晶界处未形成开裂或空洞。通过该方法提高了紫铜的塑性性能并能够增大其应用范围和应用价值。
附图说明
图1 是紫铜热轧后晶界处的开裂图。
图2 是一种含钇的高塑性紫铜的制备流程图。
图3 是紫铜热轧后的金相照片。
图4是含0.01%钇的紫铜热轧后的金相照片。
图5是含0.02%钇的紫铜热轧后的金相照片。
具体实施方式
实施例1
采用纯度为质量百分比99.99%的紫铜和质量百分比99.99%的钇。按照紫铜：钇为1: 0.01%的比例投入到高频感应电炉的石墨坩埚中，采用氩气作为保护气进行熔炼。熔炼形成的合金在真空炉中均匀退火，退火温度600℃，退火时间40小时。之后缓慢降温至450℃，然后以6℃/小时的速度冷却至室温。得到含钇量0.01%的紫铜。
实施例2
采用纯度为质量百分比99.99%的紫铜和质量百分比99.99%的钇。按照紫铜：钇为1: 0.02%的比例投入到高频感应电炉的石墨坩埚中，采用氩气作为保护气进行熔炼。熔炼形成的合金在真空炉中均匀退火，退火温度600℃，退火时间40小时。之后缓慢降温至450℃，然后以6℃/小时的速度冷却至室温。得到含钇量0.02%的紫铜。
实施例3
采用纯度为质量百分比99.99%的紫铜和质量百分比99.99%的钇。按照紫铜：钇为1: 0.03%的比例投入到高频感应电炉的石墨坩埚中，采用氩气作为保护气进行熔炼。熔炼形成的合金在真空炉中均匀退火，退火温度700℃，退火时间35小时。之后缓慢降温至500℃，然后以9℃/小时的速度冷却至室温。得到含钇量0.03%的紫铜。
实施例4
采用纯度为质量百分比99.99%的紫铜和质量百分比99.99%的钇。按照紫铜：钇为1: 0.05%的比例投入到高频感应电炉的石墨坩埚中，采用氩气作为保护气进行熔炼。熔炼形成的合金在真空炉中均匀退火，退火温度750℃，退火时间35小时。之后缓慢降温至500℃，然后以9℃/小时的速度冷却至室温。得到含钇量0.05%的紫铜。
实施例5
分别进行纯铜和含钇铜的热轧，热轧参数：轧制温度750-1000℃，压缩率30%-45%，轧制速度30-50mm/s。对热轧后的纯铜和含钇铜进行金相分析，结果如图3、4、5所示（放大倍数100倍），图3是不含钇的紫铜，图4是含钇量0.01%的紫铜，图5是含钇量0.02%的紫铜。由金相分析结果可知，加入稀土元素钇后能够明显起到细化晶粒的作用，随着含钇量的增大晶粒细化效果增强。经热轧后含钇铜的晶界处未发生开裂，也没有形成空洞。加入稀土元素钇的紫铜的抗拉强度可以提高40-75MPa。
Claims (1)
1.一种含钇的高塑性紫铜制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
（1）将钇与紫铜按照 0.01%-0.06%：1的比例投入到高频感应电炉的石墨坩埚中，采用氩气作为保护气进行熔炼；所述紫铜的纯度质量百分比为99.99%，钇的纯度质量百分比为99.99%；
（2）熔炼形成的合金在真空炉中均匀退火，退火温度600-800℃，退火时间30-45小时；
（3）退火后的合金缓慢降温至450-550℃；
（4）再以6-9℃/小时的速度冷却至室温，得到含钇的高塑性紫铜。
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