CN114807795A - 提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法及铬锆铜合金工件 - Google Patents

提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法及铬锆铜合金工件 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法及铬锆铜合金工件。该方法首先利用第一气体的热对流作用，快速降低钎焊后铬锆铜合金的温度，完成对铬锆铜这类沉淀强化合金的固溶强化，将合金中的铬元素固溶在铜基体中，形成固溶体以强化基体，其次在退火保温过程中，利用设定的退火温度，促使材料中铬元素发生析出，在基体中形成第二相达到析出强化的效果，且该方法还能够避免因冷却速度过慢或过快而导致的钎焊质量下降的问题，最终使得本发明的方法处理的工件与现有空冷处理的工件相比，提升了钎焊后工件的强度，确保了工件使用过程的优异性能，并节约了工件再次升温退火所需的能源。

Description

提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法及铬锆铜合金工件
技术领域
本发明涉及热处理技术领域，尤其涉及一种提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法及铬锆铜合金工件。
背景技术
我国航天事业从弱到强，无数航天人克服艰难险阻，取得了长足的发展和进步，同时载人航天的相关项目也日益增多，这不仅对运载火箭的质量和性能提出了更高水平的要求，对运载火箭的可靠性和稳定性的要求也更加严苛。其中发动机提供了火箭运行必须的核心动力，液体火箭发动机克服了比冲和推力控制等方面的劣势，同时具备反复启动和工作时间长等优势，力压固体发动机成为了航天发射的主流，特别是在载人航天领域具有很好的适用性。
液体火箭发动机在服役时，常常会处于高温、高压和大振动等恶劣工况下，这对于发动机各零件的高温性能和疲劳性能等提出了较高的要求。作为火箭发动机的核心部件，推力室内壁材料的选择还应考虑到后续提高发动机性能、工作寿命和可靠性时的应满足的相应要求，这都对相关的设计提出了一定的挑战。
铬锆铜(Cu-Cr-Zr)合金在高温性能、导热和抗氧化性能方面具有一定优势，因此成为了火箭发动机推力室内衬的优先选择材料。但铬锆铜合金构件制备完成后，需要通过钎焊的方式与其他结构件连接在一起。钎焊，是指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法。钎焊后铬锆铜合金构件的冷却速度对于整个钎焊的最终质量有很大影响，冷却速度过慢会引起钎焊母材晶粒长大和强化相析出，最终影响母材的性能，冷却速度过快，则会造成工件冷却不均匀，热应力集中和工件变形，最终导致钎缝开裂。因此需要优化钎焊后铬锆铜合金的处理方法，以减小钎焊对铬锆铜合金性能的影响，提升钎焊后铬锆铜合金性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法，能够减小钎焊对铬锆铜合金性能的影响，保证钎焊后铬锆铜合金性能。
本发明的目的还在于提供一种铬锆铜合金工件，具有优异的强度，确保了工件使用过程的优异性能。
为实现上述目的，本发明首先提供一种提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法，包括如下步骤：
步骤S1、在加热炉中完成工件的钎焊处理，钎焊处理完成后加热炉内的温度为第一温度，所述工件的材料为铬锆铜合金；
步骤S2、在加热炉上设置钎焊后的工件的退火温度及退火时长；
步骤S3、将加热炉的炉门打开，通入第一气体以降低加热炉内的温度，直到加热炉内的温度低于所述退火温度；
步骤S4、关闭所述加热炉的炉门，所述加热炉升温至所述退火温度并保持退火时长，完成对钎焊后的工件的退火处理。
可选地，所述步骤S1中第一温度为850～1000℃。
可选地，所述步骤S2中退火温度为200～600℃，退火时长为0.5～8小时。
可选地，所述步骤S2中退火温度为300～500℃，退火时长为1～4小时。
可选地，所述第一气体为空气或是惰性气体，第一气体的温度低于20℃。
可选地，所述步骤S3中通入第一气体以降低加热炉内的温度，直到加热炉内的温度比所述退火温度低10～100℃。
可选地，还包括步骤S5、将钎焊后的工件从加热炉中取出，在室温环境下冷却。
可选地，所述步骤S1中工件为火箭发动机推力室内衬。
可选地，所述工件包括第一分体及第二分体，所述步骤S1中在加热炉中完成工件的钎焊处理具体包括将所述第一分体及第二分体通过钎焊组合到一起，所述第一分体及第二分体的材料均为铬锆铜合金。
本发明还提供一种铬锆铜合金工件，采用上述的方法制得。
本发明的有益效果：本发明提供了一种提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法，该方法首先利用第一气体的热对流作用，快速降低钎焊后铬锆铜合金的温度，完成对铬锆铜这类沉淀强化合金的固溶强化，将合金中的铬元素固溶在铜基体中，形成固溶体以强化基体，其次在退火保温过程中，利用设定的退火温度，促使材料中铬元素发生析出，在基体中形成第二相达到析出强化的效果，再次通过该采用本发明的自退火方法极大提高了铬锆铜合金的退火前的冷却速度，避免因冷却速度过慢引起的钎焊母材晶粒长大，以及因钎焊母材晶粒长导致的钎焊的质量降低，同时设定降温的范围以防止冷却速度过快造成的工件冷却不均匀、热应力集中和工件变形，导致的钎缝开裂的问题，最终使得本发明的方法处理的工件与现有空冷处理的工件相比，提升了钎焊后工件的强度，确保了工件使用过程的优异性能，并节约了工件再次升温退火所需的能源。
附图说明
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图中，
图1为本发明的提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法的流程图；
图2为本发明的实施例4至9中制得的工件的500倍SEM图；
图3为本发明的实施例4至9中制得的工件的平均晶粒尺寸图；
图4为本发明的实施例4至9中制得的工件的经过腐蚀后铬锆铜合金的金相组织图；
图5为本发明的实施例4至9中制得的工件的铬锆铜合金断口SEM图；
图6为本发明的实施例4至6中制得的工件的抗拉强度变化曲线图；
图7为本发明的实施例7至9中制得的工件的抗拉强度变化曲线图；
图8为本发明的实施例4至6中制得的工件的延伸率变化曲线图；
图9为本发明的实施例7至9中制得的工件的延伸率变化曲线图；
图10为本发明的实施例4至9中制得的工件的硬度变化曲线图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。
请参阅图1，本发明首先提供一种提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法，包括如下步骤：
步骤S1、在加热炉中完成工件的钎焊处理，钎焊处理完成后加热炉内的温度为第一温度，所述工件的材料为铬锆铜合金；
优选地，所述步骤S1中第一温度为850～1000℃，更优选地，所述步骤S1中第一温度为950～1000℃.
步骤S2、在加热炉上设置钎焊后的工件的退火温度及退火时长；
优选地，所述步骤S2中退火温度为200～600℃，退火时长为0.5～8小时，更优选地，所述步骤S2中退火温度为300～500℃，退火时长为1～4小时。
步骤S3、将加热炉的炉门打开，通入第一气体以降低加热炉内的温度，直到加热炉内的温度低于所述退火温度。
优选地，所述第一气体为空气或是惰性气体，第一气体的温度低于20℃。
优选地，所述步骤S3中通入第一气体以降低加热炉内的温度，直到加热炉内的温度比所述退火温度低10～100℃，更优选地，所述步骤S3中通入第一气体以降低加热炉内的温度，直到加热炉内的温度比所述退火温度低30～80℃。
步骤S4、关闭所述加热炉的炉门，所述加热炉升温至所述退火温度并保持退火时长，完成对钎焊后的工件的退火处理。
进一步地，所述提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法还包括步骤S5、将钎焊后的工件从加热炉中取出，在室温环境下冷却。
具体地，在本发明的一些实施例中，所述步骤S1中工件为火箭发动机推力室内衬，进一步地，所述工件包括第一分体及第二分体，所述步骤S1中在加热炉中完成工件的钎焊处理具体包括将所述第一分体及第二分体通过钎焊组合到一起，所述第一分体及第二分体的材料均为铬锆铜合金。
以下结合本发明的优选实施例对本发明的进行进一步的说明。实施例1
一种提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法，包括如下步骤：
步骤S1、在加热炉中完成工件的钎焊处理，钎焊处理完成后加热炉内的温度为970℃，所述工件的材料为铬锆铜合金；
步骤S2、在加热炉上设置钎焊后的工件的退火温度为350℃及退火时长为2小时；
步骤S3、将加热炉的炉门打开，通入空气以降低加热炉内的温度，直到加热炉内的温度比所述退火温度低40℃；
步骤S4、关闭所述加热炉的炉门，所述加热炉升温至所述350℃并保持2小时，完成对钎焊后的工件的退火处理；
步骤S5、将工件取出进行置于空气中冷却。
实施例2
一种提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法，包括如下步骤：
步骤S1、在加热炉中完成工件的钎焊处理，钎焊处理完成后加热炉内的温度为980℃，所述工件的材料为铬锆铜合金；
步骤S2、在加热炉上设置钎焊后的工件的退火温度为400℃及退火时长为1小时；
步骤S3、将加热炉的炉门打开，通入空气以降低加热炉内的温度，直到加热炉内的温度比所述退火温度低40℃；
步骤S4、关闭所述加热炉的炉门，所述加热炉升温至所述400℃并保持1小时，完成对钎焊后的工件的退火处理；
步骤S5、将工件取出进行置于空气中冷却。
实施例3
一种提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法，包括如下步骤：
步骤S1、在加热炉中完成工件的钎焊处理，钎焊处理完成后加热炉内的温度为990℃，所述工件的材料为铬锆铜合金；
步骤S2、在加热炉上设置钎焊后的工件的退火温度为450℃及退火时长为1小时；
步骤S3、将加热炉的炉门打开，通入空气以降低加热炉内的温度，直到加热炉内的温度比所述退火温度低60℃；
步骤S4、关闭所述加热炉的炉门，所述加热炉升温至所述450℃并保持1小时，完成对钎焊后的工件的退火处理；
步骤S5、将工件取出进行置于空气中冷却。
实施例4
一种提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法，包括如下步骤：
步骤S1、在加热炉中完成工件的钎焊处理，钎焊处理完成后加热炉内的温度为980℃，所述工件的材料为铬锆铜合金；
步骤S2、在加热炉上设置钎焊后的工件的退火温度为400℃及退火时长为1小时；
步骤S3、将加热炉的炉门打开，通入空气以降低加热炉内的温度，直到加热炉内的温度比所述退火温度低50℃；
步骤S4、关闭所述加热炉的炉门，所述加热炉升温至所述450℃并保持1小时，完成对钎焊后的工件的退火处理；
步骤S5、将工件取出进行置于空气中冷却。
实施例5
一种提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法，包括如下步骤：
步骤S1、在加热炉中完成工件的钎焊处理，钎焊处理完成后加热炉内的温度为980℃，所述工件的材料为铬锆铜合金；
步骤S2、在加热炉上设置钎焊后的工件的退火温度为400℃及退火时长为2小时；
步骤S3、将加热炉的炉门打开，通入空气以降低加热炉内的温度，直到加热炉内的温度比所述退火温度低50℃；
步骤S4、关闭所述加热炉的炉门，所述加热炉升温至所述450℃并保持1小时，完成对钎焊后的工件的退火处理；
步骤S5、将工件取出进行置于空气中冷却。
实施例6
一种提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法，包括如下步骤：
步骤S1、在加热炉中完成工件的钎焊处理，钎焊处理完成后加热炉内的温度为980℃，所述工件的材料为铬锆铜合金；
步骤S2、在加热炉上设置钎焊后的工件的退火温度为450℃及退火时长为1小时；
步骤S3、将加热炉的炉门打开，通入空气以降低加热炉内的温度，直到加热炉内的温度比所述退火温度低50℃；
步骤S4、关闭所述加热炉的炉门，所述加热炉升温至所述450℃并保持1小时，完成对钎焊后的工件的退火处理；
步骤S5、将工件取出进行置于空气中冷却。
实施例7
一种提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法，包括如下步骤：
步骤S1、在加热炉中完成工件的钎焊处理，钎焊处理完成后加热炉内的温度为980℃，所述工件的材料为铬锆铜合金；
步骤S2、在加热炉上设置钎焊后的工件的退火温度为450℃及退火时长为2小时；
步骤S3、将加热炉的炉门打开，通入空气以降低加热炉内的温度，直到加热炉内的温度比所述退火温度低50℃；
步骤S4、关闭所述加热炉的炉门，所述加热炉升温至所述450℃并保持1小时，完成对钎焊后的工件的退火处理；
步骤S5、将工件取出进行置于空气中冷却。
实施例8
一种提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法，包括如下步骤：
步骤S1、在加热炉中完成工件的钎焊处理，钎焊处理完成后加热炉内的温度为980℃，所述工件的材料为铬锆铜合金；
步骤S2、在加热炉上设置钎焊后的工件的退火温度为500℃及退火时长为1小时；
步骤S3、将加热炉的炉门打开，通入空气以降低加热炉内的温度，直到加热炉内的温度比所述退火温度低50℃；
步骤S4、关闭所述加热炉的炉门，所述加热炉升温至所述450℃并保持1小时，完成对钎焊后的工件的退火处理；
步骤S5、将工件取出进行置于空气中冷却。
实施例9
一种提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法，包括如下步骤：
步骤S1、在加热炉中完成工件的钎焊处理，钎焊处理完成后加热炉内的温度为980℃，所述工件的材料为铬锆铜合金；
步骤S2、在加热炉上设置钎焊后的工件的退火温度为500℃及退火时长为2小时；
步骤S3、将加热炉的炉门打开，通入空气以降低加热炉内的温度，直到加热炉内的温度比所述退火温度低50℃；
步骤S4、关闭所述加热炉的炉门，所述加热炉升温至所述450℃并保持1小时，完成对钎焊后的工件的退火处理；
步骤S5、将工件取出进行置于空气中冷却。
需要说明的是，下面将通过对比实施例4至9得到的工件，分析退火温度及退火时长对工件性能的影响：
首先，经过钎焊处理的工件(铬锆铜合金)，其性能降低的原因在于：铬锆铜合金经过钎焊处理后，铬(Cr)和锆(Zr)等合金元素会溶解在铜(Cu)基体中，随着自然冷却的进行，基体中的Cr元素也会逐渐析出，形成Cr单质为主的第二相从而影响钎焊的性能。
而对钎焊后工件在冷却过程中进行退火处理就可以有效地控制第二相的析出分布从而得到较好的焊接性能。在退火处理的过程中，当温度较高时Cr原子能够获得足够的能量在溶入到Cu基体中，未溶入部分也会发生均匀扩散，从而使得生成尺寸较大的第二相Cr，而随着退火温度的逐步降低，Cu基体中的Cr和Zr等溶质原子无法获得充足的能量，导致Cr和Zr等溶质原子在Cu基体中形成较小的第二相成分，并且还会发生明显的球化现象。
如图2所示，图2中a、b、c、d、e及f分别对应为通过实施例8、6、4、9、7及5的制得的工件的500倍SEM(scanning electron microscope，扫描电子显微镜)图，从图2中可以看出在500℃时Cr原子从Cu原子析出，通过扩散作用生成了尺寸较大的第二相，而在450℃时，基体中也出现了一部分较大尺寸的第二相；当保温温度继续降低时，400℃保温条件下，系统所得到的能量有限，溶质原子无法发生均匀的扩散，第二相朝更稳定的球状变化，根据图2可以得出，退火温度及退火时长对工件性能的影响为：在相同退火时间下，随着退火温度的降低，晶粒尺寸随之下降；在相同退火温度下，随着退火时间的延长，晶粒尺寸随之增大。
进一步地，根据图3可知实施例4至9中铬锆铜合金组织中的平均晶粒尺寸，据此分析得出，当退火温度为400℃时，退火时间由1小时延长至2小时，铬锆铜合金组织中的平均晶粒尺寸由48.5μm增大至57.2μm，增加了17.9％；当退火温度为450℃时，退火时间由1小时延长至2小时，铬锆铜合金组织中的平均晶粒尺寸由75.6μm增大至81.2μm，增加了7.4％；当退火温度为500℃时，退火时间由1小时延长至2小时，铬锆铜合金组织中的平均晶粒尺寸由136.3μm增加了增大至183.5μm，增加了34.6％；当退火时间保持1小时时，随着退火温度从400℃提升至450℃及500℃，铬锆铜合金组织中的平均晶粒尺寸从48.5μm提升至75.6μm和136.3μ；当退火时间保持2小时时，随着退火温度从400℃提升至450℃及500℃，铬锆铜合金组织中的平均晶粒尺寸从57.2μm提升至81.2μm和183.5μm；据此可知，在保证退火温度不变的条件下，提高退火时间会促使晶粒长大，在退火时间不变的条件下，提高退火温度也会促使晶粒长大，且退火温度的变化相比于退火时间的变化对于铬锆铜合金的影响更为明显。
进一步地，在退火过程中，加热过程带来的热量提升了铬锆铜合金的内能，当能量积累到一定临界点之后，在铬锆铜合金微观组织中就能够观察到晶界处开始移动。从整体来看，就是大晶粒吞并周围一定数量的小晶粒，从而使得合金的平均晶粒度逐渐上升。同时，晶粒的长大也意味着晶界面积的减少，这会引起合金中总的界面能的降低，从而降低合金总体的能量等级，以便保温处理后的合金达到能量更低更稳定的状态。
如图4所示，图4中a、b、c、d、e及f分别对应为通过实施例8、6、4、9、7及5的制得的工件的经过腐蚀后得到的铬锆铜合金的金相组织。从图4中可以看出，铬锆铜合金的组织连接紧密，呈现出铬锆铜合金典型的形貌特征，晶粒尺寸较小，随着退火温度的升高以及时间的增加，铬锆铜的晶粒呈现出一个明显的逐渐长大的过程，晶粒的形貌多为不规则的多边形，呈现出小晶粒镶嵌在大晶粒之间的形貌。
如图4所示，随着退火过程的进行，小尺寸晶粒所占的比例逐渐减小。在晶界处，能够发现一些呈现黑色或白色的圆形和长条形的小颗粒，这为部分未溶于基体之中偏聚在晶界附近的Cr单质和铜锆化合物等硬质颗粒。在部分晶粒中也能够发现一些未溶Cr单质硬质颗粒的分布，但含量相比于晶界处显得较少。这说明，经过一定温度和时间的退火处理后，Cr和Zr等单质逐渐融入了基体中。
如图5所示，图5中a、b、c、d、e及f分别对应为通过实施例8、6、4、9、7及5的制得的工件的铬锆铜合金断口SEM，从图5中可以明显的看出是韧性断裂。金属多晶材料的断裂，通过空洞核的形成、长大和相互连接的过程。韧性断裂是属于一种高能吸收过程的延性断裂。其断口特征为宏观形貌呈纤维状，微观形态呈蜂窝状，断裂面是由一些细小的窝坑构成，窝坑实际上是长大了的空洞核，通常称为韧窝，它是韧性断裂的最基本形貌特征和识别韧性断裂机制的最基本依据。系统的观察表明，韧窝的尺寸和深度与材料的延性有关，而韧窝的形状则同破坏时的应力状态有关。由于应力状态不同，相应地在相互匹配的断口偶合面上，其韧窝形状和相互匹配关系是不同的。
根据图5中a、b及c分析可知，当退火时间为1小时时，随着温度的减低，韧窝的尺寸越来越小，这说明材料的塑性逐渐降低，强度有所提升，这是因为在较低保温条件下，Cr和Zr元素扩散有限形成的第二相粒径较小，降低了材料的塑性。
通过图5中ad、be及cf的对比可知，当退火温度不变，随着退火时间的延长，韧窝的尺寸都有所增大，这是因为Cu基体中的Cr和Zr元素在更长时间扩散作用下更加均匀的分布，使得生成的第二相分布比一小时更为均匀，从而提升了材料的塑性。
结合表1及图6、图7所示，在一小时退火时间条件下，退火温度400℃的工件的抗拉强度为247.9Mpa，退火温度450℃的工件的抗拉强度为239.8Mpa，退火温度500℃的工件的抗拉强度为237.9Mpa，也即工件的抗拉强度随着退火温度的升高，抗拉强度下降，退火温度从400℃上升到500℃工件的抗拉强度下降了4％。两小时退火时间条件下，退火温度400℃的工件的抗拉强度为249Mpa，退火温度450℃的工件的抗拉强度为241.7Mpa，退火温度500℃的工件的抗拉强度为236.3Mpa，退火温度从400℃上升到500℃工件的抗拉强度下降了5％。而在400℃到500℃的退火温度区间，退火时间的变化，对材料的抗拉强度影响有限。
表1不同退火处理的强度
Figure BDA0003622835050000111
结合表2及图8、图9所示，在一小时退火时间条件下，退火温度400℃的工件的延伸率为43.38％，退火温度450℃的工件的延伸率为45.12％，退火温度500℃的工件的延伸率为46.23％，两小时退火时间条件下，退火温度400℃的工件的延伸率为41.95％，退火温度450℃的工件的延伸率为46.9％，退火温度500℃的工件延伸率为49.75％，通过延长退火时间，在400℃条件下，工件延伸率从43.38％下降到41.95％，这是因为在400℃条件下，随着退火时间的延长材料的球化程度更高，材料的强度得到了进一步提升。而在450℃和500℃条件下，随着退火时间的延长，材料的延伸率都得到了提升。
表2不同退火处理的延伸率
Figure BDA0003622835050000121
结合表3及图10所示，在一小时退火时间条件下，退火温度400℃的工件的硬度为116.2HV，退火温度450℃的工件的硬度为101.6HV，退火温度500℃的工件的硬度为95.8HV，工件的硬度随着退火温度的升高而下降，退火温度从400℃上升到500℃材料的硬度下降了17.6％；两小时退火时间条件下，退火温度400℃的工件的硬度为107.7HV，退火温度450℃的工件的硬度为99.3HV，退火温度500℃的硬度为92.46HV，退火温度从400℃上升到500℃材料的强度下降了14.2％。在400℃到500℃退火温度区间，退火温度对工件的硬度影响较大，而对比相同退火温度，退火时间从1小时延长至2小时，工件的硬度在退火温度为400℃、450℃和500℃条件下，分别下降了7.3％、2.3％和3.5％，可以看出在在400℃到500℃退火温度区间，延长退火时间对材料的硬度影响有限。
表3不同退火处理的硬度
Figure BDA0003622835050000122
最后，本发明还提供一种铬锆铜合金工件，采用上述的方法制得。
综上所述，本发明提供了一种提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法，该方法首先利用第一气体的热对流作用，快速降低钎焊后铬锆铜合金的温度，完成对铬锆铜这类沉淀强化合金的固溶强化，将合金中的铬元素固溶在铜基体中，形成固溶体以强化基体，其次在退火保温过程中，利用设定的退火温度，促使材料中铬元素发生析出，在基体中形成第二相达到析出强化的效果，再次通过采用本发明的自退火方法极大提高了铬锆铜合金的退火前的冷却速度，避免因冷却速度过慢引起的钎焊母材晶粒长大，以及因钎焊母材晶粒长导致的钎焊的质量降低，同时设定降温的范围以防止冷却速度过快造成的工件冷却不均匀、热应力集中和工件变形，导致的钎缝开裂的问题，最终使得本发明的方法处理的工件与现有空冷处理的工件相比，提升了钎焊后工件的强度，确保了工件使用过程的优异性能，并节约了工件再次升温退火所需的能源。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、在加热炉中完成工件的钎焊处理，钎焊处理完成后加热炉内的温度为第一温度，所述工件的材料为铬锆铜合金；
步骤S2、在加热炉上设置钎焊后的工件的退火温度及退火时长；
步骤S3、将加热炉的炉门打开，通入第一气体以降低加热炉内的温度，直到加热炉内的温度低于所述退火温度；
步骤S4、关闭所述加热炉的炉门，所述加热炉升温至所述退火温度并保持退火时长，完成对钎焊后的工件的退火处理。
2.如权利要求1所述提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法，其特征在于，所述步骤S1中第一温度为850～1000℃。
3.如权利要求1所述提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法，其特征在于，所述步骤S2中退火温度为200～600℃，退火时长为0.5～8小时。
4.如权利要求3所述提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法，其特征在于，所述步骤S2中退火温度为300～500℃，退火时长为1～4小时。
5.如权利要求1所述提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法，其特征在于，所述第一气体为空气或是惰性气体，第一气体的温度低于20℃。
6.如权利要求1所述提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法，其特征在于，所述步骤S3中通入第一气体以降低加热炉内的温度，直到加热炉内的温度比所述退火温度低10～100℃。
7.如权利要求1所述提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法，其特征在于，还包括步骤S5、将钎焊后的工件从加热炉中取出，在室温环境下冷却。
8.如权利要求1所述提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法，其特征在于，所述步骤S1中工件为火箭发动机推力室内衬。
9.如权利要求1所述提升钎焊后铬锆铜合金性能的方法，其特征在于，所述工件包括第一分体及第二分体，所述步骤S1中在加热炉中完成工件的钎焊处理具体包括将所述第一分体及第二分体通过钎焊组合到一起，所述第一分体及第二分体的材料均为铬锆铜合金。
10.一种铬锆铜合金工件，其特征在于，采用如权利要求1至9任一项所述的方法制得。
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