CN107937751A - 一种电磁推射装置用铜合金棒材 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电磁推射装置用铜合金棒材，按照重量百分比计，铜合金其组分包含铬、银、锆、钛、镍、钴、镁、锡、钇、铌、铟、铈、钒、碲等元素；生产工艺是：上引连铸→连续挤压→固溶淬火→冷变形→深冷处理→时效→矫直→分切；制备的铜合金棒材的抗拉强度大于600MPa，伸长率大于15%，导电率大于81%IACS，软化温度为大于600℃。

Description

一种电磁推射装置用铜合金棒材
技术领域
本发明涉及一种有色金属材料的生产工艺，尤其涉及一种电磁推射装置用铜合金棒材。
背景技术
电磁推射技术是继机械能发射技术和化学能发射技术之后的一种全新的发射技术，它可以利用电磁能将载荷以超高速度进行可控发射，对我们当今所处社会的工程机械、运输、通信、能源、国防和空间探索等领域产生广泛而深远的影响。当前正值电磁发射技术应用迈向新纪元的关键时期，在超高速发射技术、高加速度制导与控制技术等领域取得的显著进展为探索先进电磁推动装置提供了可靠的技术支撑。
近几年来，世界各国为了适应现代工业和现代国防的发展需要，都在研究电磁推射装置用的材料，我国电磁推射技术研究也得到了快速发展，已经广泛投入到工程机械、爆破消防、舰艇电磁弹射、高铁城际列车、航天大推力发动机、以及中央空调永磁节能制动电机，陆基电磁推射兵器和海洋舰船等实际应用领域。
目前，电磁推射装置用铜合金主要采用的牌号是C18150、T18160、C18200、C18080、C18141、C18143等，但是这些牌号的铜合金的抗拉强度为450MPa左右，导电率为80%IACS左右，抗软化温度在500℃左右，这样的性能指标不能完全满足部分领域的电磁推射装置的使用。
发明内容
基于现有技术的局限性，本发明提供一种电磁推射装置用铜合金棒材，该铜合金棒材性能指标优异，比现有的电磁推射装置用铜合金的性能有较大提高。
一种电磁推射装置用铜合金棒材，按照重量百分比计，其组分如下：铬0.80%~0.88%、银0.2%~0.22%、锆0.10%~0.11%、钛0.1%~0.11%、镍0.05%~0.10%、钴0.05%~0.10%、镁0.01%~0.02%、锡0.01%~0.02%、钇0.01%~0.02%、铌0.01%~0.02%、铟0.01%~0.02%、铈0.01%~0.02%、钒0.01%~0.02%、碲0.01%~0.02%；同时，铬含量与银含量的比值为四比一，铬含量与锆含量的比值为八比一，铬含量与钛含量的比值为八比一，镍含量与钴含量的比值为一比一，镁含量与锡含量、钇含量、铌含量、铟含量、铈含量、钒含量、碲含量的比值为一比一，镍含量与镁含量的比值为五比一。
一种电磁推射装置用铜合金棒材的生产工艺是：上引连铸→连续挤压→固溶淬火→冷变形→深冷处理→时效→矫直→分切；
（1）上引连铸铜杆：以A级阴极铜、含重量百分比为20% 铬的铜铬中间合金、纯银、含重量百分比为20%锆的铜锆中间合金、含重量百分比为20%钛的铜钛中间合金、含重量百分比为10%镍的铜镍中间合金为原料、含重量百分比为10%钴的铜钴中间合金、含重量百分比为10%镁的铜镁中间合金、含重量百分比为10%锡的铜锡中间合金、含重量百分比为10%钇的铜钇中间合金、含重量百分比为10%铌的铜铌中间合金、含重量百分比为10%铟的铜铟中间合金、含重量百分比为10%铈的铜铈中间合金、含重量百分比为10%钒的铜钒中间合金、含重量百分比为10%碲的铜碲中间合金为原料，在熔炼装置内熔炼、上引连续铸造；熔炼装置内采用碎玻璃和硼砂进行覆盖铜液表面，碎玻璃和硼砂的比例为3：1；采用牵引机组上引连续铸造铜杆；熔炼装置包括熔化炉和保温炉，其中熔化炉温度为1200±5℃，保温炉温度为1350±5℃，上引铜杆的直径为20mm，直径公差小于±0.1mm，铜杆的节距为3-3.5mm，铜杆的牵引速度为250-300mm/min；
（2）连续挤压：连续挤压的转速为3转/分钟，连续挤压的扩展比大于10，挤压比大于1.2，连续挤压的挤压温度大于750℃，挤压压力大于1100MPa；连续挤压的模具为双锥形模具，模角分别为60°和18°，模孔工作带长度为10mm；连续挤压的工作间隙为0.10-0.12mm，连续挤压靴座的压紧压力为20-30MPa；采用含有20%的酒精水溶液对挤压的铜合金进行冷却，冷却后铜合金的温度小于45℃，制备的铜合金的晶粒尺寸为0.008-0.012mm。
（3）固溶淬火：温度950℃，保温1小时，水淬。
（4）冷变形：采用50%～60%的加工率进行冷加工变形。
（5）深冷处理：采用低温深冷处理装置对铜合金进行深冷处理，每小时温度降低50℃，温度降低到-180℃，然后保温15小时，再每小时升温20℃，温度升高到室温。
（6）时效：时效温度为460℃，时间为5小时。
（7）矫直：采用矫直机对铜棒进行矫直，矫直后铜棒的直度为每米不大于1.5mm，铜棒的扭拧度每米小于1度。
（8）分切：将矫直后的铜棒进行分切，分切后铜棒的长度偏差每米小于0.2mm。
所述的生产工艺制备的铜合金棒材，其抗拉强度大于600MPa，伸长率大于15%，导电率大于81%IACS，软化温度为大于600℃。
本发明的设计思路和有益效果如下：
1.优化选择铜合金的元素和元素含量，使材料不仅有优异的力学性能，更具有良好的导电性能。
2. 采用上引连铸、固溶淬火、连续挤压相结合的短流程制备工艺，提高了材料的性能，提高了生产效率。
3. 采用深冷处理工艺，使铜合金的析出相尺寸更加细小，使铜合金材料中的位错发展成为位错环，使析出相颗粒周围的位错环阻碍后续位错的迁移；同时，深冷处理使铜合金材料中产生孪晶，而孪晶对塑性变形过程中位错的运动起到阻碍的作用，促使合金材料的性能更优。
本发明提供的技术方案，获得的铜合金棒材性能优异，完全满足电磁推射装置的使用要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
一种电磁推射装置用铜合金棒材，按照重量百分比计，其组分如下：铬0.88%、银0.22%、锆0.11%、钛0.11%、、镍0.05%、钴0.05%、镁0.01%、锡0.01%、钇0.01%、铌0.01%、铟0.01%、铈0.01%、钒0.01%、碲0.01%。
一种电磁推射装置用铜合金棒材的生产工艺，其步骤如下：上引连铸→连续挤压→固溶淬火→冷变形→深冷处理→时效→矫直→分切；
（1）上引连铸铜杆：以A级阴极铜、含重量百分比为20% 铬的铜铬中间合金、纯银、含重量百分比为20%锆的铜锆中间合金、含重量百分比为20%钛的铜钛中间合金、含重量百分比为10%镍的铜镍中间合金为原料、含重量百分比为10%钴的铜钴中间合金、含重量百分比为10%镁的铜镁中间合金、含重量百分比为10%锡的铜锡中间合金、含重量百分比为10%钇的铜钇中间合金、含重量百分比为10%铌的铜铌中间合金、含重量百分比为10%铟的铜铟中间合金、含重量百分比为10%铈的铜铈中间合金、含重量百分比为10%钒的铜钒中间合金、含重量百分比为10%碲的铜碲中间合金为原料，在熔炼装置内熔炼、上引连续铸造；熔炼装置内采用碎玻璃和硼砂进行覆盖铜液表面，碎玻璃和硼砂的比例为3：1；采用牵引机组上引连续铸造铜杆；熔炼装置包括熔化炉和保温炉，其中熔化炉温度为1200℃，保温炉温度为1350℃，上引铜杆的直径为20mm，直径公差±0.08mm，铜杆的节距为3mm，铜杆的牵引速度为250mm/min；
（2）连续挤压：连续挤压的转速为3转/分钟，连续挤压的扩展比12，挤压比1.5，连续挤压的挤压温度大于750℃，挤压压力大于1100MPa；连续挤压的模具为双锥形模具，模角分别为60°和18°，模孔工作带长度为10mm；连续挤压的工作间隙为0.10-0.12mm，连续挤压靴座的压紧压力为20-30MPa；采用含有20%的酒精水溶液对挤压的铜合金进行冷却，冷却后铜合金的温度小于45℃，制备的铜合金的晶粒尺寸为0.008-0.012mm。
（3）固溶淬火：温度950℃，保温1小时，水淬。
（4）冷变形：采用55%的加工率进行冷加工变形。
（5）深冷处理：采用低温深冷处理装置对铜合金进行深冷处理，每小时温度降低50℃，温度降低到-180℃，然后保温15小时，再每小时升温20℃，温度升高到室温。
（6）时效：时效温度为460℃，时间为5小时。
（7）矫直：采用矫直机对铜棒进行矫直，矫直后铜棒的直度为每米不大于1.5mm，铜棒的扭拧度每米小于1度。
（8）分切：将矫直后的铜棒进行分切，分切后铜棒的长度偏差每米小于0.2mm。
采用上述生产工艺制备的铜合金棒材，其抗拉强度602MPa，伸长率15.5%，导电率81.5%IACS，软化温度为605℃。
本发明生产的电磁推射装置用铜合金棒材导电性能高、高温性能好、力学性能优异、尺寸精度高、表面质量高，同时该工艺流程短、高效、节能。
上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种电磁推射装置用铜合金棒材，其特征在于：所述的铜合金棒材按照重量百分比计，其组分如下：铬0.80%~0.88%、银0.2%~0.22%、锆0.10%~0.11%、钛0.1%~0.11%、镍0.05%~0.10%、钴0.05%~0.10%、镁0.01%~0.02%、锡0.01%~0.02%、钇0.01%~0.02%、铌0.01%~0.02%、铟0.01%~0.02%、铈0.01%~0.02%、钒0.01%~0.02%、碲0.01%~0.02%；同时，铬含量与银含量的比值为四比一，铬含量与锆含量的比值为八比一，铬含量与钛含量的比值为八比一，镍含量与钴含量的比值为一比一，镁含量与锡含量、钇含量、铌含量、铟含量、铈含量、钒含量、碲含量的比值为一比一，镍含量与镁含量的比值为五比一；所述的生产工艺是：上引连铸→连续挤压→固溶淬火→冷变形→深冷处理→时效→矫直→分切；
（1）上引连铸铜杆：以A级阴极铜、含重量百分比为20% 铬的铜铬中间合金、纯银、含重量百分比为20%锆的铜锆中间合金、含重量百分比为20%钛的铜钛中间合金、含重量百分比为10%镍的铜镍中间合金为原料、含重量百分比为10%钴的铜钴中间合金、含重量百分比为10%镁的铜镁中间合金、含重量百分比为10%锡的铜锡中间合金、含重量百分比为10%钇的铜钇中间合金、含重量百分比为10%铌的铜铌中间合金、含重量百分比为10%铟的铜铟中间合金、含重量百分比为10%铈的铜铈中间合金、含重量百分比为10%钒的铜钒中间合金、含重量百分比为10%碲的铜碲中间合金为原料，在熔炼装置内熔炼、上引连续铸造；熔炼装置内采用碎玻璃和硼砂进行覆盖铜液表面，碎玻璃和硼砂的比例为3：1；采用牵引机组上引连续铸造铜杆；熔炼装置包括熔化炉和保温炉，其中熔化炉温度为1200±5℃，保温炉温度为1350±5℃，上引铜杆的直径为20mm，直径公差小于±0.1mm，铜杆的节距为3-3.5mm，铜杆的牵引速度为250-300mm/min；
（2）连续挤压：连续挤压的转速为3转/分钟，连续挤压的扩展比大于10，挤压比大于1.2，连续挤压的挤压温度大于750℃，挤压压力大于1100MPa；连续挤压的模具为双锥形模具，模角分别为60°和18°，模孔工作带长度为10mm；连续挤压的工作间隙为0.10-0.12mm，连续挤压靴座的压紧压力为20-30MPa；采用含有20%的酒精水溶液对挤压的铜合金进行冷却，冷却后铜合金的温度小于45℃，制备的铜合金的晶粒尺寸为0.008-0.012mm；
（3）固溶淬火：温度950℃，保温1小时，水淬；
（4）冷变形：采用50%～60%的加工率进行冷加工变形；
（5）深冷处理：采用低温深冷处理装置对铜合金进行深冷处理，每小时温度降低50℃，温度降低到-180℃，然后保温15小时，再每小时升温20℃，温度升高到室温；
（6）时效：时效温度为460℃，时间为5小时；
（7）矫直：采用矫直机对铜棒进行矫直，矫直后铜棒的直度为每米不大于1.5mm，铜棒的扭拧度每米小于1度；
（8）分切：将矫直后的铜棒进行分切，分切后铜棒的长度偏差每米小于0.2mm；
上述生产工艺制备的铜合金棒材抗拉强度大于600MPa，伸长率大于15%，导电率大于81%IACS，软化温度为大于600℃。
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