CN107604200B - 一种时效增强型CuCr合金的制备方法 - Google Patents
一种时效增强型CuCr合金的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107604200B CN107604200B CN201710797708.8A CN201710797708A CN107604200B CN 107604200 B CN107604200 B CN 107604200B CN 201710797708 A CN201710797708 A CN 201710797708A CN 107604200 B CN107604200 B CN 107604200B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alloy
- sintering
- powder
- atomization
- chromium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明公开了一种时效增强型CuCr合金的制备方法，用氮气作为保护气分进行真空感应熔炼，使用环孔限制式雾化器进行雾化制粉，将雾化后的合金粉末进行不同粒径筛分处理，使用一定粒径的合金粉末进行热压烧结和时效处理得到CuCr合金。本发明的CuCr合金制备方法提高了铬在铜中的固溶度，与机械球磨法制备的合金相比合金的成分均匀性好，气雾化法制备CuCr合金能够得到细小的晶粒组织以及铬较大的过饱和度，得到的合金试样具有高导电性和强度，烧结后得到的合金粉末析出相尺寸小，数量多，可用于航空航天高能性导电弹性器件和电触头材料。
Description
技术领域
本发明属于弥散强化铜合金技术领域，具体涉及一种时效增强型CuCr合金的制备方法。
背景技术
随着电子、电力、交通以及航空航天工业的迅猛发展，对材料的导电性、耐磨性和使用寿命等方面提出了更高要求，铜铬合金相比其他合金材料具备更高的强度、导热性以及更好的导电性。根据固溶度曲线可知铬在铜中的固溶度仅为0.7％左右，提高铬在铜基体中的固溶度是提高铜铬合金综合性能的主要方法，目前制备铜铬合金的方法主要有混粉法、熔渗法、浇筑法，混粉和熔渗法会不同程度的引入杂质，降低合金的纯度，而采用浇铸法制备铜铬合金，由于铬的密度比铜轻，所以很容易产生合金元素的宏观偏析，采用快速凝固制备铜铬合金的方法有定向凝固、喷射沉积、气雾化法，喷射沉积和定向凝固对设备及工一参数的要求特别严格，目前制备铜铬合金的方法虽然很多，但是提高铬在铜中固溶度的研究较少，并且能做到铬在基体内均匀弥散分布。
发明内容
本发明的目的在于提供一种时效增强型CuCr合金的制备方法，解决Cr在铜基体内含量低以及Cr在铜基体内团聚及析出相尺寸大的问题，保证合金成分均匀，具有较高的导电性和强度。
为实现上述目的，本发明所采用以下技术方案：
一种时效增强型CuCr合金的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，材料准备，称取一定质量比例的铜块、铬粒和铜片，并对原材料进行表面处理；
步骤2，真空感应熔炼，将准备好的材料放到铺有石墨纸的石墨坩埚内，在氮气气氛保护下进行中频感应熔炼。
步骤3，雾化制粉，将熔炼后的材料进行雾化吹粉，确定一定的雾化压力和喷嘴直径，达到一定过热度后进行雾化制粉；
步骤4，热压烧结，选择一定粒径的合金粉末先冷压成型，然后在氮气气氛下进行热压烧结处理；
步骤5，时效处理，将热压合金试样在管式炉内进行低温时效处理。
作为本案发明进一步的方案，所述步骤1中铬质量比例为3-4％，铬的烧损量为2％。
作为本案发明进一步的方案，所述步骤2中采用真空感应炉进行熔炼，真空度为6-9 10-3Pa，氮气作为保护气，保护气体量为+0.02-0.1MPa；熔炼过热度为150～200℃，并在该温度下保温5-8min。
作为本案发明进一步的方案，所述步骤3采用限制式喷嘴，雾化压力4-6MPa，雾化喷嘴直径3-5mm。
作为本案发明进一步的方案，所述步骤4中烧结前用280-320MPa的压力冷压成型，使用50-75um合金粉末进行热压烧结，烧结气氛为氮气，烧结温度为1000-1030℃，烧结压力为28-30MPa，烧结时间为50-70min。
作为本案发明进一步的方案，所述步骤5中低温时效处理在气氛保护管式炉内进行，时效时间为4.3-4.7h，时效温度为440-470℃。
本发明的有益效果是：本发明的CuCr合金制备方法相比于机械球磨法提高了铬在铜基体内的含量，引入杂质量少，合金成分均匀性好，操作简单，得到的合金试样具有较高的导电率和强度；气雾化法制备的合金粉末主要为球形粉，烧结后具有较高的致密度，使得合金在低温时效后导电率及强度升高明显，合金组织中有更多富Cr析出相，可用于航空航天高能性导电弹性器件和电触头材料。
附图说明
图1是本发明制备合金的结构流程图；
图2是本发明制备合金粉末的微观组织形貌图；
图3是本发明制备合金实验微观形貌图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种析出强化型CuCr合金的方法；首先将刚玉管放置在坩埚内中心位置，然后将铬粒用铜片包起来放到坩埚下部，使用真空感应设备加热，保护气氛为氮气；设定好雾化压力和喷嘴直径，当达到一定雾化过热度后通氮气进行制粉；选择一定粒径的合金粉末进行气氛保护热压烧结处理得到CuCr合金试样，然后将得到的合金试样放到氩气气氛保护的管式炉内进行低温时效处理得到CuCr合金；具体主要包括以下步骤：
步骤1，材料准备，称取一定质量比例的铜块、铬粒和铜片，并对原材料进行表面处理；
步骤2，真空感应熔炼，将准备好的材料放到铺有石墨纸的石墨坩埚内，在氮气气氛保护下进行中频感应熔炼。
步骤3，雾化制粉，将熔炼后的材料进行雾化吹粉，确定一定的雾化压力和喷嘴直径，达到一定过热度后进行雾化制粉；
步骤4，热压烧结，选择一定粒径的合金粉末先冷压成型，然后在氮气气氛下进行热压烧结处理；
步骤5，时效处理，将热压合金试样在管式炉内进行低温时效处理。
实施例1
使用天平称取一定比例分数的铜和铬，铬质量比例为4％，将材料表面的油污及杂质去清除干净，在真空感应熔炼炉内进行熔炼，真空度8×10-3Pa，氮气保护气氛+0.05MPa，升温速率为2℃/s，过热度200℃，保温5min，然后采用限制式喷嘴雾化，雾化压力5MPa，喷嘴直径4mm，雾化过程约为9s，对制备的合金粉末进行不同粒径筛分处理，将一定粒径的合金粉末进行冷压成型，然后将将冷压试样放到到Φ21石墨模具内进行气氛保护热压烧结，烧结温度为1030℃，压力为30MPa，保压时间为1h，将热压后的试样表面处理后对试样进行450℃时效处理，时效时间为2h，得到的合金试样致密度为95％，导电率为70％IACS，硬度73HB。
图2是本实施例制得的球形合金粉末时效后内部组织形貌，粉末内晶粒尺寸5-10um左右，1um左右的白色球状物为时效后形成的富Cr析出相，富铬相尺寸细小，弥散分布。
图3是本实施例使用气雾化CuCr合金粉末进行热压烧结后的SEM图，富铬相尺寸在1um左右，镶嵌在铜基体内，在基体内弥散均匀分布。
实施例2
使用天平称取一定质量分数的铜块和铬粒，铬质量比例为3.5％，将材料表面的油污及杂质去清除干净，在真空感应熔炼炉内进行熔炼，真空度9×10-3Pa，氮气保护气氛+0.04MPa，升温速率为2℃/s，过热度200℃，保温6min，然后采用限制式喷嘴雾化，雾化压力6MPa，喷嘴直径4mm，雾化过程约为8s，对制备的合金粉末进行不同粒径筛分处理，称取29g的合金粉末进行冷压成型，然后将将冷压试样放到到Φ21石墨模具内进行气氛保护热压烧结，烧结温度为1030℃，压力为30MPa，保压时间为1h，将热压后的试样表面处理后对试样进行440℃时效处理，时效时间为2h，得到的合金试样致密度为96.5％，导电率为75％IACS，硬度70HB。
实施例3
使用天平称取一定质量分数的铜块和铬粒，铬质量比例为3.5％，将材料表面的油污及杂质去清除干净，在真空感应熔炼炉内进行熔炼，真空度7×10-3Pa，氮气保护气氛+0.04MPa，升温速率为2℃/s，过热度200℃，保温6min，然后采用限制式喷嘴雾化，雾化压力5MPa，喷嘴直径5mm，雾化过程约为7s，对制备的合金粉末进行不同粒径筛分处理，称取29g的合金粉末进行冷压成型，然后将将冷压试样放到到Φ21石墨模具内进行气氛保护热压烧结，烧结温度为1020℃，压力为29MPa，保压时间为1h，将热压后的试样表面处理后对试样进行460℃时效处理，时效时间为2h，得到的合金试样致密度为97％，导电率为80％IACS，硬度67HB。
本发明CuCr合金材料的制备方法，制备了高铬含量的的铜合金，制备的合金中析出相尺寸细小，数量多，分布均匀，制备的合金导电率高，硬度高。
以上所述为本发明较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种时效增强型CuCr合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，材料准备，称取一定质量比例的铜块、铬粒和铜片，并对原材料进行表面处理；
步骤2，真空感应熔炼，将准备好的材料放到铺有石墨纸的石墨坩埚内，在氮气气氛保护下进行中频感应熔炼。
步骤3，雾化制粉，将熔炼后的材料进行雾化吹粉，确定一定的雾化压力和喷嘴直径，达到一定过热度后进行雾化制粉；
步骤4，热压烧结，选择一定粒径的合金粉末先冷压成型，然后在氮气气氛下进行热压烧结处理；
步骤5，时效处理，将热压合金试样在管式炉内进行低温时效处理；所述步骤1中铬质量比例为3-4％，铬的烧损量为2％，真空度为6-9 × 10-3Pa ，氮气作为保护气，保护气体量为+0.02-0.1MPa；熔炼过热度为150～200℃，并在该温度下保温5-8min，雾化压力4-6MPa，雾化喷嘴直径3-5mm烧结前用280-320MPa的压力冷压成型，使用50-75μ m 合金粉末进行热压烧结，烧结气氛为氮气，烧结温度为1000-1030℃，烧结压力为28-30MPa，烧结时间为50-70min。
2.根据权利要求1所述的CuCr合金的制备方法，其特征在于，所述步骤5中低温时效处理在气氛保护管式炉内进行，时效时间为4.3-4.7h，时效温度为440-470℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710797708.8A CN107604200B (zh) | 2017-09-06 | 2017-09-06 | 一种时效增强型CuCr合金的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710797708.8A CN107604200B (zh) | 2017-09-06 | 2017-09-06 | 一种时效增强型CuCr合金的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107604200A CN107604200A (zh) | 2018-01-19 |
| CN107604200B true CN107604200B (zh) | 2019-05-14 |
Family
ID=61062474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710797708.8A Expired - Fee Related CN107604200B (zh) | 2017-09-06 | 2017-09-06 | 一种时效增强型CuCr合金的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107604200B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108456798B (zh) * | 2018-03-30 | 2020-06-26 | 中国科学院金属研究所 | 含微量Bi元素的Cu-Cr合金及其凝固制备方法 |
| CN110295294B (zh) * | 2019-06-19 | 2021-02-26 | 陕西斯瑞新材料股份有限公司 | 一种通过添加超细晶铬相优化铜铬触头的制备方法 |
| CN110828201A (zh) * | 2019-10-16 | 2020-02-21 | 陕西斯瑞新材料股份有限公司 | 一种耐电弧烧蚀、高强度环网柜动刀触头 |
| CN111378867A (zh) * | 2020-05-14 | 2020-07-07 | 中南大学 | 一种高导电高强铜铬镁合金及其制备方法 |
| CN111992726A (zh) * | 2020-07-24 | 2020-11-27 | 江苏威拉里新材料科技有限公司 | 一种增材制造用真空气雾化CuCrZr粉末的熔炼工艺 |
| CN112662910B (zh) * | 2020-12-17 | 2022-03-25 | 中南大学 | 一种高导电高强铜铬钙合金及其制备方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3321906B2 (ja) * | 1993-05-26 | 2002-09-09 | 住友電気工業株式会社 | Ｃｕ−Ｃｒ系複合材料の製造方法 |
| US7955448B2 (en) * | 2005-04-15 | 2011-06-07 | Jfe Precision Corporation | Alloy for heat dissipation of semiconductor device and semiconductor module, and method of manufacturing alloy |
| CN103820664B (zh) * | 2014-02-25 | 2016-04-06 | 西安理工大学 | 一种短流程制备沉淀强化铜铬合金的方法 |
| CN105039883B (zh) * | 2015-06-30 | 2017-07-07 | 昆明理工大学 | 一种Cu‑Cr‑Zr合金接触线的制备方法 |
-
2017
- 2017-09-06 CN CN201710797708.8A patent/CN107604200B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107604200A (zh) | 2018-01-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107604200B (zh) | 一种时效增强型CuCr合金的制备方法 | |
| Wang et al. | Enhanced thermal conductivity in Cu/diamond composites by tailoring the thickness of interfacial TiC layer | |
| Goncharov et al. | Synthesis of Nb-based powder alloy by mechanical alloying and plasma spheroidization processes for additive manufacturing | |
| CN103252495B (zh) | 一种含非晶纳米晶高熵合金涂层的制备方法 | |
| Zhou et al. | Effect of heating rate on the microwave sintered W–Ni–Fe heavy alloys | |
| CN107096924A (zh) | 一种可用于三维打印的球形金属基稀土纳米复合粉末的制备方法及产品 | |
| CN106521220B (zh) | 一种新型石墨烯Al-Cu中间合金的制备方法 | |
| CN108796265A (zh) | 一种TiB纳米增强钛基复合材料的制备方法 | |
| Zhao et al. | Microstructure and wear resistance of molybdenum based amorphous nanocrystalline alloy coating fabricated by atmospheric plasma spraying | |
| CN110157931B (zh) | 一种具有三维网络结构的纳米碳增强金属基复合材料及其制备方法 | |
| Feng et al. | Effect of tantalum carbide on the ablation behaviors of hafnium carbide coating for C/C composites under single and cyclic oxyacetylene torch environments | |
| Luo et al. | Fabrication of W–Cu/La2O3 composite powder with a novel pretreatment prepared by electroless plating and its sintering characterization | |
| Jiang et al. | Effects of pulse conditions on microstructure and mechanical properties of Si3N4/6061Al composites prepared by spark plasma sintering (SPS) | |
| Zhou et al. | Study on the microwave sintering of the novel Mo–W–Cu alloys | |
| CN111485207A (zh) | 一种细晶粒均相高钪含量的铝钪合金烧结靶材及其制备方法和应用 | |
| CN108330321A (zh) | 一种易偏析高弹性Cu-Ni-Sn合金的增材制造方法 | |
| Zhou et al. | Densification, microstructure, and properties of W-Mo-Cu alloys prepared with nano-sized Cu powders via large electric current sintering | |
| CN108588458A (zh) | 一种高导高强耐磨铜基材料的制备方法 | |
| Ali et al. | Development and performance analysis of novel in situ Cu–Ni/Al2O3 nanocomposites | |
| CN115044794A (zh) | 一种具有优异性能的Cu-(Y2O3-HfO2)合金及其制备方法 | |
| Chen et al. | Development of cemented carbides with CoxFeNiCrCu high-entropy alloyed binder prepared by spark plasma sintering | |
| Zúñiga et al. | Spark plasma sintering of a nanocrystalline Al-Cu-Mg-Fe-Ni-Sc alloy | |
| Guo et al. | Relationship between the MgOp/Cu interfacial bonding state and the arc erosion resistance of MgO/Cu composites | |
| Lv et al. | Effect of spraying power on the microstructure and thermoelectric performance of plasma sprayed higher manganese silicides films | |
| Wu et al. | Microstructure and microhardness characterization of a Fe-based coating deposited by high-velocity oxy-fuel thermal spraying |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190514 Termination date: 20210906 |