CN110355363B - 一种氧化铝铬锆铜复合材料的制备方法 - Google Patents

一种氧化铝铬锆铜复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氧化铝铬锆铜复合材料的制备方法，它的工艺步骤包括：预处理、等静压、烧结以及塑性形变与热处理，本发明通过添加少量的氧化铝，使得该铬锆铜合金软化温度可提高到700～800℃，明显高于目前主流铬锆铜合金，通过该制备方法使复合材料兼有热处理强化与弥散强化，力学性能普遍优于目前主流的铬锆铜合金，通过该方法制备的复合材料，氧化铝在基体材料中分布均匀，不存在宏观偏析现象。

Description

一种氧化铝铬锆铜复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料加工工艺领域，具体是一种氧化铝铬锆铜复合材料的制备方法。
背景技术
铬锆铜具有高导热率、高导电率和优良的高温强度，且具有耐磨抗爆，抗裂性以及软化温度高等特点，适合作为熔接焊机的电极有关管件，在汽车、摩托车、制桶(罐)等机械制造工业的焊接、导电嘴、开关触头、模具块、焊机辅助装置等方面具有广泛应用前景。目前铬锆铜合金主要存在以下几个问题：(1)高温性能不佳，目前铬锆铜的温度不能超过500℃；(2)使用寿命不及氧化铝弥散强化铜。利用弥散氧化铝的良好抗高温性能是克服铬锆铜上述缺点的有效方法，弥散分布的氧化铝在铬锆铜中的主要作用为：(1)钉扎位错，增加位错密度，从而增强加工硬化效果；(2)在高温条件下，阻碍位错、亚晶的迁移，从而阻碍再结晶形核以及晶界迁移，达到抗高温软化能力；(3)抑制静态和动态再结晶的进行，具备较好的高温力学性能。
专利CN0012913.3中采用机械合金化方法，将细铜粉与超细氧化铝粉混合，然后冷压成一个圆柱体坯料，再将此坯料铸造在铬锆铜中，作成复合体铸锭，最后将此铸锭热挤压成棒材，这样就得到了氧化铝-铬锆铜复合棒材，采用此种方法存在以下主要问题：(1)熔铸过程中难以控制氧化铝粉末在溶体内分布均匀，造成坯料中氧化铝分布不均，产生宏观偏析，从而使得挤压成材率低；(2)由于氧化铝粉末分布不均，造成最终挤压制得棒材力学性能各向异性大，影响其最终使用。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术的不足,本发明提供了一种氧化铝铬锆铜复合材料的制备方法，该方法极大的提高铬锆铜合金的抗高温软化温度，以及抗拉与屈服强度，克服了复合熔铸法制备的氧化铝铬锆铜合金中氧化铝的宏观偏析。
技术方案：为了实现以上目的，本发明所述的一种氧化铝铬锆铜复合材料的制备方法，它包括以下步骤：
(1)预处理
将铬锆铜采用气雾法制粉，将氧化铝胶体与铬锆铜粉末混合后进行充分搅拌，对搅拌后的粉末进行烘干处理；
(2)等静压
对烘干后的粉末进行室温冷等静压处理，制得圆柱坯；
(3)烧结
将制得的圆柱坯在烧结炉中烧结，烧结之后排除氢气，进行真空致密烧结，真空致密烧结结束后通入室温高纯氩气冷却至室温得到锭坯。
(4)塑性形变与热处理
将锭坯进行热挤压，得到氧化铝铬锆铜复合材料棒坯或板坯，并依次对其进行固溶处理、旋锻或冷轧以及时效热处理后，得到限定尺寸的最终棒材或板材。
作为本发明的进一步优选，步骤(1)中所述的铬锆铜中铬的含量为0.65％，锆的含量为0.65％，其余为铜。
作为本发明的进一步优选，步骤(1)中被制成粉末的铬锆铜的粒度为200目～300目。
作为本发明的进一步优选，步骤(1)中所述的氧化铝胶体的质量百分比为0.1～1％。
作为本发明的进一步优选，步骤(1)中搅拌后的粉末在120～160℃下进行烘干处理，烘干时间为1～4h。
作为本发明的进一步优选，步骤(2)中冷等静压处理时的压力为220～370MPa，保压时间为3min～15min。
作为本发明的进一步优选，步骤(2)中制得的圆柱坯的尺寸为
Figure BDA0002168883770000021
作为本发明的进一步优选，步骤(3)中所述的烧结炉为真空气氛烧结炉，烧结炉中烧结的温度为800～850℃，烧结气氛为氢气，压力为0.2～2MPa，烧结时间为60～200min。
作为本发明的进一步优选，步骤(3)中所述的真空致密烧结的温度为935～980℃，真空致密烧结的时间为100～300min。
作为本发明的进一步优选，步骤(4)中所述的固溶为将氧化铝铬锆铜复合材料棒坯或板坯加热至950～980℃，保温1～3h，所述的旋锻或冷轧的冷变形量为35～50％，所述的时效热处理为450～500℃/1～3h。
有益效果：本发明所述的一种氧化铝铬锆铜复合材料的制备方法，与现有技术相比，具有以下优点：
(1)通过添加少量的氧化铝，使得该铬锆铜合金软化温度可提高到700～800℃，明显高于目前市场上的铬锆铜合金；
(2)通过本发明所述的制备方法，使该复合材料兼有铬锆铜可热处理强化与弥散强化，力学性能普遍优于目前主流的铬锆铜合金；
(3)相比于复合铸锭法，该方法制备氧化铝铬锆铜复合材料氧化铝在基体材料中分布均匀，不存在宏观偏析现象。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
本发明所述的一种氧化铝铬锆铜复合材料的制备方法，它的工艺步骤包括：预处理、等静压、烧结以及塑性形变与热处理。
实施例1
(1)预处理
将含铬0.65％，含锆0.65％，其余为铜的铬锆铜采用气雾法制粉，被制成粉末的铬锆铜的粒度为200目，将质量百分比为0.1％的氧化铝胶体与铬锆铜粉末混合后使用机械搅拌装置对其进行充分搅拌，然后对搅拌后的粉末在120℃下进行烘干处理，烘干时间为1h；
(2)等静压
对烘干后的粉末进行室温冷等静压处理，冷等静压处理时的压力为220MPa，保压时间为3min，制得尺寸为
Figure BDA0002168883770000032
圆柱坯；
(3)烧结
将制得的圆柱坯在真空气氛烧结炉中烧结，烧结炉中烧结的温度为800℃，烧结气氛为氢气，压力为0.2MPa，烧结时间为60min，烧结之后排除氢气，进行真空致密烧结，真空致密烧结的温度为935℃，真空致密烧结的时间为100min，真空致密烧结结束后通入室温高纯氩气冷却至室温得到锭坯；
(4)塑性形变与热处理
将锭坯进行热挤压，得到厚度为3mm，宽度为50mm氧化铝铬锆铜复合材料板材，并依次对其进行固溶处理、冷轧以及450℃/13h的时效热处理后，得到最终厚为1.5mm，宽为50mm氧化铝铬锆铜复合板材，所述的固溶处理为将氧化铝铬锆铜复合材料板坯加热至950℃，保温1.5h，所述的冷轧的冷变形量为35％，；
表1为实施例1后测试氧化铝铬锆铜复合材料的性能表。
表1
Figure BDA0002168883770000031
实施例2
(1)预处理
将含铬0.65％，含锆0.65％，其余为铜的铬锆铜采用气雾法制粉，被制成粉末的铬锆铜的粒度为250目，将质量百分比为0.8％的氧化铝胶体与铬锆铜粉末混合后使用机械搅拌装置对其进行充分搅拌，然后对搅拌后的粉末在120～160℃下进行烘干处理，烘干时间为2h；
(2)等静压
对烘干后的粉末进行室温冷等静压处理，冷等静压处理时的压力为300MPa，保压时间为10min，制得尺寸为
Figure BDA0002168883770000042
圆柱坯；
(3)烧结
将制得的圆柱坯在真空气氛烧结炉中烧结，烧结炉中烧结的温度为830℃，烧结气氛为氢气，压力为1MPa，烧结时间为100min，烧结之后排除氢气，进行真空致密烧结，真空致密烧结的温度为950℃，真空致密烧结的时间为200min，真空致密烧结结束后通入室温高纯氩气冷却至室温得到锭坯；
(4)塑性形变与热处理
将锭坯进行热挤压，得到尺寸为
Figure BDA0002168883770000043
的氧化铝铬锆铜复合材料棒坯，并依次对其进行固溶处理、旋锻以及480℃/1.5h的时效热处理为后，得到尺寸为
Figure BDA0002168883770000044
的棒材，所述的固溶为将氧化铝铬锆铜复合材料棒坯加热至960℃，保温1h，所述的旋锻的冷变形量为35％，；
表2为实施例2后测试氧化铝铬锆铜复合材料的性能表。
表2
Figure BDA0002168883770000041
实施例3
(1)预处理
将含铬0.65％，含锆0.65％，其余为铜的铬锆铜采用气雾法制粉，被制成粉末的铬锆铜的粒度为300目，将质量百分比为1％的氧化铝胶体与铬锆铜粉末混合后使用机械搅拌装置对其进行充分搅拌，然后对搅拌后的粉末在160℃下进行烘干处理，烘干时间为4h；
(2)等静压
对烘干后的粉末进行室温冷等静压处理，冷等静压处理时的压力为370MPa，保压时间为15min，制得尺寸为
Figure BDA0002168883770000052
圆柱坯；
(3)烧结
将制得的圆柱坯在真空气氛烧结炉中烧结，烧结炉中烧结的温度为850℃，烧结气氛为氢气，压力为2MPa，烧结时间为200min，烧结之后排除氢气，进行真空致密烧结，真空致密烧结的温度为980℃，真空致密烧结的时间为300min，真空致密烧结结束后通入室温高纯氩气冷却至室温得到锭坯；
(4)塑性形变与热处理
将锭坯进行热挤压，得到
Figure BDA0002168883770000053
氧化铝铬锆铜复合材料棒坯，并依次对其进行固溶处理、旋锻以及500℃/3h的时效热处理为后，得到尺寸为
Figure BDA0002168883770000054
的棒材，所述的固溶为将氧化铝铬锆铜复合材料棒坯或板坯加热至960℃，保温1h，所述的旋锻的冷变形量为50％；
表3为实施例3后测试氧化铝铬锆铜复合材料的性能表。
表3
Figure BDA0002168883770000051
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种氧化铝铬锆铜复合材料的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：
(1)预处理
将铬锆铜采用气雾法制粉，将氧化铝胶体与铬锆铜粉末混合后进行充分搅拌，对搅拌后的粉末进行烘干处理，所述的铬锆铜中铬的含量为0.65％，锆的含量为0.65％，其余为铜，被制成粉末的铬锆铜的粒度为200目～300目，所述的氧化铝胶体的质量百分比为0.1～1％；
(2)等静压
对烘干后的粉末进行室温冷等静压处理，制得圆柱坯；
(3)烧结
将制得的圆柱坯在烧结炉中烧结，烧结之后，进行真空致密烧结，真空致密烧结结束后通入室温高纯氩气冷却至室温得到锭坯；
(4)塑性形变与热处理
将锭坯进行热挤压，得到氧化铝铬锆铜复合材料棒坯或板坯，并依次对其进行固溶处理、旋锻或冷轧以及时效热处理后，得到限定尺寸的最终棒材或板材。
2.根据权利要求1所述的一种氧化铝铬锆铜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中搅拌后的粉末在120～160℃下进行烘干处理，烘干时间为1～4h。
3.根据权利要求1所述的一种氧化铝铬锆铜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的冷等静压处理时的压力为220～370MPa，保压时间为3min～15min。
4.根据权利要求1所述的一种氧化铝铬锆铜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中制得的圆柱坯的尺寸为
Figure FDA0003013479790000011
5.根据权利要求1所述的一种氧化铝铬锆铜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的烧结炉为真空气氛烧结炉，烧结炉中烧结的温度为800～850℃，烧结气氛为氢气，压力为0.2～2MPa，烧结时间为60～200min。
6.根据权利要求1所述的一种氧化铝铬锆铜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的真空致密烧结的温度为935～980℃，真空致密烧结的时间为100～300min。
7.根据权利要求1所述的一种氧化铝铬锆铜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中所述的固溶处理为将氧化铝铬锆铜复合材料棒坯或板坯加热至950～980℃，保温1～3h，所述的旋锻或冷轧的冷变形量为35～50％，所述的时效热处理为450～500℃/1～3h。
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