CN118064745A - 一种纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种纳米颗粒增强Cu‑Cr‑Zr合金及其制备方法，制备方法如下：A、按照设定的各组成元素的质量百分含量配比，制备铸态Cu‑Cr‑Zr合金；设定的各组成元素的质量百分含量分别为：0.2‑4.0％Cr、0.1‑1.0％Zr，不可避免的杂质元素含量≤0.1％，其余为Cu；B、将铸态Cu‑Cr‑Zr合金进行退火处理；C、将经过退火处理的Cu‑Cr‑Zr合金在800‑900℃下保温2‑4h后，进行热挤压，挤压温度为800‑900℃，挤压速度为0.1‑5mm/s，挤压比为9‑30：1；D、将热挤压加工后的Cu‑Cr‑Zr合金置于热处理炉中，随炉升温至900‑1040℃进行半固态等温处理，保温0.1‑4h，然后水冷淬火；E、将Cu‑Cr‑Zr合金在600‑800℃下保温2‑4h后，然后进行二次挤压，即得；所述二次挤压的具体操作是：挤压温度为600‑800℃，挤压速度为0.1‑5mm/s，挤压比为9‑60：1。上述制备方法制备的Cu‑Cr‑Zr合金兼具优良的屈服强度、拉伸强度和延伸率。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金及其制备方法，属于铜合金制备技术领域。
背景技术
Cu-Cr-Zr合金因其优良的力学性能和导电性能，广泛应用于机械、电气、交通运输等领域，作为一种典型的可时效强化型合金，Cu-Cr-Zr合金经时效处理后其强度和导电性可得到有效提高，其原因则在于时效析出的弥散细小的沉淀相能有效钉扎位错从而使得合金强度上升，同时时效过程使得基体中溶质原子浓度降低，减小了晶格畸变，进而提高了合金导电率。但受限于合金中Cr含量偏低，导致合金强度提升不大，因此，利用新型工艺在不添加合金元素的前提下使得Cu-Cr-Zr合金导电率不降低的同时强度得到有效提高具有重大的工程意义。
Cr颗粒的粒径和分布状态对于Cu-Cr-Zr合金的力学性能有很大的影响,目前变形态Cu-Cr-Zr合金中Cr颗粒多为微米级，现有变形技术很难进一步细化Cr颗粒的尺寸。为了获得力学性能优良的颗粒增强Cu-Cr-Zr合金，现有方法可通过提高Cr的含量增加Cu-Cr-Zr合金中的共晶相体积分数，但相应的会导致合金的延伸率降低，且将显著提高合金成本。在实际应用中，要求Cu-Cr-Zr合金不仅具有良好的力学性能，而且需要兼备优良的导电性，因此开发兼具优良的屈服强度、拉伸强度、延伸率和导电性的高性能Cu-Cr-Zr合金是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金及其制备方法。该制备方法得到的Cu-Cr-Zr合金兼具优良的屈服强度、拉伸强度和延伸率。
本发明实现其发明目的所采取的技术方案是：一种纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金及其制备方法，制备方法步骤如下：
A、按照设定的各组成元素的质量百分含量配比，制备铸态Cu-Cr-Zr合金；所述设定的各组成元素的质量百分含量分别为：0.2-4.0％Cr、0.1-1.0％Zr，不可避免的杂质元素含量≤0.1％，其余为Cu；
B、将步骤A制备的铸态Cu-Cr-Zr合金进行退火处理；
C、将步骤B得到的经过退火处理的Cu-Cr-Zr合金在800-900℃下保温2-4h后，进行热挤压，挤压温度为800-900℃，挤压速度为0.1-5mm/s，挤压比为9-30：1；
D、将步骤C得到的热挤压加工后的Cu-Cr-Zr合金置于热处理炉中，随炉升温至900-1040℃进行半固态等温处理，保温0.1-4h，然后水冷淬火；
E、将步骤D得到的Cu-Cr-Zr合金在600-800℃下保温2-4h后，然后进行二次挤压，即可得到纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金；所述二次挤压的具体操作是：挤压温度为600-800℃，挤压速度为0.1-5mm/s，挤压比为9-60：1。
本发明的反应原理是：
步骤A得到的铸态Cu-Cr-Zr合金中共晶相形貌为微米级层片间距的共晶(α-Cu+Cr)组织，经步骤B退火处理和步骤C热挤压加工后，使层片间距为微米级的共晶组织破碎为微米级Cr颗粒；然后再通过步骤D处理使微米级Cr颗粒转变为层片间距为纳米级的共晶(α-Cu+Cr)组织；最后经过步骤E二次挤压后，使层片间距为纳米级的共晶组织破碎为纳米级Cr颗粒，弥散的分布于α-Cu基体上，制备出兼具优良的屈服强度、拉伸强度、延伸率的高性能Cu-Cr-Zr合金。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、步骤A设定的组成元素的质量百分含量保证了通过后续步骤B、C、D的加工处理，可获得共晶(α-Cu+Cr)层片间距为纳米级的Cu-Cr-Zr合金；同时无其它强化合金元素的添加也大大简化了合金的制备，并降低了合金的制备成本。
二、步骤B的退火处理使其具有更好的变形加工性；再经过步骤C的热挤压处理即可使层片间距为微米级的共晶组织破碎为微米级Cr颗粒。
三、步骤D对步骤C得到具有微米级Cr颗粒的颗粒增强Cu-Cr-Zr合金进行半固态处理，通过对半固态处理温度和时间以及半固态后水淬温度的控制，在短时间内获得了共晶(α-Cu+Cr)层片间距为纳米级的Cu-Cr-Zr合金。
四、步骤E在获得共晶(α-Cu+Cr)层片间距为纳米级的Cu-Cr-Zr合金后，选择二次挤压的方法，使得纳米共晶相碎化成纳米级Cr颗粒，弥散的分布于α-Cu基体上，获得了具有纳米级Cr颗粒的颗粒增强Cu-Cr-Zr合金。
总之，本发明在由传统铸造制备的Cu-Cr-Zr合金的基础上，结合一次挤压、半固态处理和二次挤压工艺，实现了合金中第二相由微米级层片状至微米级颗粒状，再至纳米级层片状，最后至纳米级颗粒状的转变，获得了具有纳米级Cr颗粒的颗粒增强Cu-Cr-Zr合金，显著提高了Cu-Cr-Zr合金的综合力学性能，大大扩展了Cu-Cr-Zr合金的工业应用范围。
进一步，本发明制备方法所述步骤A制备铸态Cu-Cr-Zr合金所设定的各组成元素的质量百分含量分别为：0.2-3.2％Cr、0.1-0.3％Zr，不可避免的杂质元素含量≤0.1％，其余为Cu。
试验验证，上述元素的质量百分含量可制备稳定的共晶(α-Cu+Cr)层片间距小于100nm的Cu-Cr-Zr合金，同时无其它强化合金元素的添加也大大简化了合金的制备，并降低了合金的制备成本。
进一步，本发明制备方法所述步骤A制备铸态Cu-Cr-Zr合金的具体操作是：按照设定的各组成元素的质量百分含量配比，将纯Cu置于坩埚中加热至600-700℃时通入高纯氩气，待纯Cu全部融化后，加热至1250-1300℃分别加入Cr片、Cu-Zr中间合金，搅拌2-5min后打渣，静置10-20min，待温度降至1180-1230℃时，进行浇注，即得铸态Cu-Cr-Zr合金。
进一步，本发明制备方法所述步骤B退火处理的退火温度为860-940℃，退火时间为10-24h。
进一步，本发明制备方法所述步骤C中的对步骤B得到的经过退火处理的Cu-Cr-Zr合金进行热挤压的挤压比为9-15：1。
试验验证，上述挤压比可以使后续制备的半固态Cu-Cr-Zr合金的层片厚度更加均匀，有利于制备稳定的纳米级层片厚度的Cu-Cr-Zr合金，从而有利于制备各方面性能优异的具有纳米级Cr颗粒的颗粒增强Cu-Cr-Zr合金。
进一步，本发明制备方法所述步骤D中将步骤C得到的热挤压加工后的Cu-Cr-Zr合金置于热处理炉中，随炉升温至980-1030℃进行半固态等温处理，保温0.1-1h，然后水冷淬火。
试验验证，上述温度范围和保温时间更有利于制备稳定的纳米级层片间距的Cu-Cr-Zr合金，从而有利于制备各方面性能优异的具有纳米级Cr颗粒的颗粒增强Cu-Cr-Zr合金。
进一步，本发明制备方法所述步骤D中水冷淬火的淬火介质为20-80℃的水。
试验验证，用上述温度范围的水进行淬火，得到的半固态Cu-Cr-Zr合金的层片厚度更加均匀，有利于制备稳定的纳米级层片厚度的Cu-Cr-Zr合金，从而有利于制备各方面性能优异的具有纳米级Cr颗粒的颗粒增强Cu-Cr-Zr合金。
进一步，本发明制备方法所述步骤E二次挤压的挤压比为9-30：1。
试验验证，上述二次挤压的挤压比制备的Cu-Cr-Zr合金的综合力学性能更优良，可制备出兼具优良的屈服强度、拉伸强度和延伸率的高性能Cu合金。
附图说明
图1为本发明实施例五制备的纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金的拉伸曲线图。
图2为本发明实施例五中步骤A制备的纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金的铸态组织SEM图像。
图3为本发明实施例五中步骤D制备的纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金的半固态组织SEM图像。
具体实施方式
实施例一
一种纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金及其制备方法，制备方法步骤如下：
A、按照设定的各组成元素的质量百分含量配比，制备铸态Cu-Cr-Zr合金；所述设定的各组成元素的质量百分含量分别为：0.81％Cr、0.13％Zr，不可避免的杂质元素含量≤0.1％，其余为Cu；所述制备铸态Cu-Cr-Zr合金的具体操作是：按照设定的各组成元素的质量百分含量配比，将纯Cu置于坩埚中加热至600℃时通入高纯氩气，待纯Cu全部融化后，加热至1250℃分别加入Cr片、Cu-Zr中间合金，搅拌2min后打渣，静置10min，待温度降至1180℃时，进行浇注，即得铸态Cu-Cr-Zr合金；
B、将步骤A制备的铸态Cu-Cr-Zr合金在860℃退火24h，随炉冷却；
C、将步骤B得到的经过退火处理的Cu-Cr-Zr合金在900℃下保温4h后，进行热挤压，挤压温度为900℃，挤压速度为2mm/s，挤压比为9：1；
D、将步骤C得到的热挤压加工后的Cu-Cr-Zr合金置于热处理炉中，随炉升温至980℃进行半固态等温处理，保温60min，然后水冷淬火，水冷淬火的淬火介质为35℃的水；
E、将步骤D得到的Cu-Cr-Zr合金在700℃下保温4h后，然后进行二次挤压，即可得到纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金；所述二次挤压的具体操作是：挤压温度为700℃，挤压速度为2mm/s，挤压比为9：1。
本例制备的Cu-Cr-Zr合金抗拉强度为634MPa，屈服强度为551MPa，延伸率为9.1％。
实施例二
一种纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金及其制备方法，制备方法步骤如下：
A、按照设定的各组成元素的质量百分含量配比，制备铸态Cu-Cr-Zr合金；所述设定的各组成元素的质量百分含量分别为：0.6％Cr、0.1％Zr，不可避免的杂质元素含量≤0.1％，其余为Cu；所述制备铸态Cu-Cr-Zr合金的具体操作是：按照设定的各组成元素的质量百分含量配比，将纯Cu置于坩埚中加热至700℃时通入高纯氩气，待纯Cu全部融化后，加热至1300℃分别加入Cr片、Cu-Zr中间合金，搅拌3min后打渣，静置20min，待温度降至1220℃时，进行浇注，即得铸态Cu-Cr-Zr合金；
B、将步骤A制备的铸态Cu-Cr-Zr合金在900℃退火12h，随炉冷却；
C、将步骤B得到的经过退火处理的Cu-Cr-Zr合金在850℃下保温4h后，进行热挤压，挤压温度为850℃，挤压速度为1mm/s，挤压比为15：1；
D、将步骤C得到的热挤压加工后的Cu-Cr-Zr合金置于热处理炉中，随炉升温至1000℃进行半固态等温处理，保温45min，然后水冷淬火，水冷淬火的淬火介质为45℃的水；
E、将步骤D得到的Cu-Cr-Zr合金在720℃下保温4h后，然后进行二次挤压，即可得到纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金；所述二次挤压的具体操作是：挤压温度为720℃，挤压速度为2.5mm/s，挤压比为15：1。
本例制备的Cu-Cr-Zr合金抗拉强度为606MPa，屈服强度为447MPa，延伸率为10.41％。
实施例三
一种纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金及其制备方法，制备方法步骤如下：
A、按照设定的各组成元素的质量百分含量配比，制备铸态Cu-Cr-Zr合金；所述设定的各组成元素的质量百分含量分别为：0.4％Cr、0.15％Zr，不可避免的杂质元素含量≤0.1％，其余为Cu；所述制备铸态Cu-Cr-Zr合金的具体操作是：按照设定的各组成元素的质量百分含量配比，将纯Cu置于坩埚中加热至640℃时通入高纯氩气，待纯Cu全部融化后，加热至1260℃分别加入Cr片、Cu-Zr中间合金，搅拌3min后打渣，静置15min，待温度降至1210℃时，进行浇注，即得铸态Cu-Cr-Zr合金；
B、将步骤A制备的铸态Cu-Cr-Zr合金在880℃退火18h，随炉冷却；
C、将步骤B得到的经过退火处理的Cu-Cr-Zr合金在805℃下保温3h后，进行热挤压，挤压温度为805℃，挤压速度为2.5mm/s，挤压比为9：1；
D、将步骤C得到的热挤压加工后的Cu-Cr-Zr合金置于热处理炉中，随炉升温至1010℃进行半固态等温处理，保温20min，然后水冷淬火，水冷淬火的淬火介质为80℃的水；
E、将步骤D得到的Cu-Cr-Zr合金在760℃下保温2h后，然后进行二次挤压，即可得到纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金；所述二次挤压的具体操作是：挤压温度为760℃，挤压速度为0.5mm/s，挤压比为15：1。
本例制备的Cu-Cr-Zr合金抗拉强度为593MPa，屈服强度为509MPa，延伸率为8.6％。
实施例四
一种纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金及其制备方法，制备方法步骤如下：
A、按照设定的各组成元素的质量百分含量配比，制备铸态Cu-Cr-Zr合金；所述设定的各组成元素的质量百分含量分别为：1.61％Cr、0.2％Zr，不可避免的杂质元素含量≤0.1％，其余为Cu；所述制备铸态Cu-Cr-Zr合金的具体操作是：按照设定的各组成元素的质量百分含量配比，将纯Cu置于坩埚中加热至700℃时通入高纯氩气，待纯Cu全部融化后，加热至1270℃分别加入Cr片、Cu-Zr中间合金，搅拌3.5min后打渣，静置16min，待温度降至1220℃时，进行浇注，即得铸态Cu-Cr-Zr合金；
B、将步骤A制备的铸态Cu-Cr-Zr合金在910℃退火22h，随炉冷却；
C、将步骤B得到的经过退火处理的Cu-Cr-Zr合金在860℃下保温4h后，进行热挤压，挤压温度为860℃，挤压速度为2.5mm/s，挤压比为9：1；
D、将步骤C得到的热挤压加工后的Cu-Cr-Zr合金置于热处理炉中，随炉升温至1020℃进行半固态等温处理，保温10min，然后水冷淬火，水冷淬火的淬火介质为30℃的水；
E、将步骤D得到的Cu-Cr-Zr合金在750℃下保温2h后，然后进行二次挤压，即可得到纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金；所述二次挤压的具体操作是：挤压温度为750℃，挤压速度为0.5mm/s，挤压比为10：1。
本例制备的Cu-Cr-Zr合金抗拉强度为665MPa，屈服强度为588MPa，延伸率为6.88％。
实施例五
一种纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金及其制备方法，制备方法步骤如下：
A、按照设定的各组成元素的质量百分含量配比，制备铸态Cu-Cr-Zr合金；所述设定的各组成元素的质量百分含量分别为：3.11％Cr、0.18％Zr，不可避免的杂质元素含量≤0.1％，其余为Cu；所述制备铸态Cu-Cr-Zr合金的具体操作是：按照设定的各组成元素的质量百分含量配比，将纯Cu置于坩埚中加热至660℃时通入高纯氩气，待纯Cu全部融化后，加热至1260℃分别加入Cr片、Cu-Zr中间合金，搅拌2.5min后打渣，静置16min，待温度降至1195℃时，进行浇注，即得铸态Cu-Cr-Zr合金；
B、将步骤A制备的铸态Cu-Cr-Zr合金在880℃退火20h，随炉冷却；
C、将步骤B得到的经过退火处理的Cu-Cr-Zr合金在805℃下保温4h后，进行热挤压，挤压温度为805℃，挤压速度为3mm/s，挤压比为9：1；
D、将步骤C得到的热挤压加工后的Cu-Cr-Zr合金置于热处理炉中，随炉升温至990℃进行半固态等温处理，保温30min，然后水冷淬火，水冷淬火的淬火介质为20℃的水；
E、将步骤D得到的Cu-Cr-Zr合金在760℃下保温4h后，然后进行二次挤压，即可得到纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金；所述二次挤压的具体操作是：挤压温度为760℃，挤压速度为0.4mm/s，挤压比为15：1。
本例制备的Cu-Cr-Zr合金抗拉强度为688MPa，屈服强度为570MPa，延伸率为5.43％。
图1为本实施例制备的纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金的拉伸曲线图。图2为本实施例中步骤A制备的纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金的铸态组织SEM图像。其中灰色相为α-Cu基体，黑色相为共晶Cr相，微米级的共晶Cr相呈点状均匀的分布于枝晶间。图3为本实施例中步骤D制备的纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金的半固态组织SEM图像。经过半固态等温处理后，溶质原子迅速扩散并富集在晶界，经过迅速淬火后形成连续网状结构的共晶组织。同时晶内仍存在部分完全融入基体的球化第二相，其中共晶Cr已被细化至纳米级。
实施例六
一种纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金及其制备方法，制备方法步骤如下：
A、按照设定的各组成元素的质量百分含量配比，制备铸态Cu-Cr-Zr合金；所述设定的各组成元素的质量百分含量分别为：0.2％Cr、1.0％Zr，不可避免的杂质元素含量≤0.1％，其余为Cu；所述制备铸态Cu-Cr-Zr合金的具体操作是：按照设定的各组成元素的质量百分含量配比，将纯Cu置于坩埚中加热至660℃时通入高纯氩气，待纯Cu全部融化后，加热至1260℃分别加入Cr片、Cu-Zr中间合金，搅拌5min后打渣，静置15min，待温度降至1230℃时，进行浇注，即得铸态Cu-Cr-Zr合金；
B、将步骤A制备的铸态Cu-Cr-Zr合金在940℃退火10h，随炉冷却；
C、将步骤B得到的经过退火处理的Cu-Cr-Zr合金在800℃下保温2h后，进行热挤压，挤压温度为800℃，挤压速度为0.1mm/s，挤压比为15：1；
D、将步骤C得到的热挤压加工后的Cu-Cr-Zr合金置于热处理炉中，随炉升温至900℃进行半固态等温处理，保温4h，然后水冷淬火，水冷淬火的淬火介质为80℃的水；
E、将步骤D得到的Cu-Cr-Zr合金在600℃下保温4h后，然后进行二次挤压，即可得到纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金；所述二次挤压的具体操作是：挤压温度为600℃，挤压速度为0.1mm/s，挤压比为30：1。
实施例七
一种纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金及其制备方法，制备方法步骤如下：
A、按照设定的各组成元素的质量百分含量配比，制备铸态Cu-Cr-Zr合金；所述设定的各组成元素的质量百分含量分别为：4％Cr、0.1％Zr，不可避免的杂质元素含量≤0.1％，其余为Cu；所述制备铸态Cu-Cr-Zr合金的具体操作是：按照设定的各组成元素的质量百分含量配比，将纯Cu置于坩埚中加热至660℃时通入高纯氩气，待纯Cu全部融化后，加热至1260℃分别加入Cr片、Cu-Zr中间合金，搅拌2.5min后打渣，静置16min，待温度降至1195℃时，进行浇注，即得铸态Cu-Cr-Zr合金；
B、将步骤A制备的铸态Cu-Cr-Zr合金在880℃退火20h，随炉冷却；
C、将步骤B得到的经过退火处理的Cu-Cr-Zr合金在880℃下保温3h后，进行热挤压，挤压温度为880℃，挤压速度为5mm/s，挤压比为30：1；
D、将步骤C得到的热挤压加工后的Cu-Cr-Zr合金置于热处理炉中，随炉升温至1040℃进行半固态等温处理，保温6min，然后水冷淬火，水冷淬火的淬火介质为20℃的水；
E、将步骤D得到的Cu-Cr-Zr合金在760℃下保温4h后，然后进行二次挤压，即可得到纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金；所述二次挤压的具体操作是：挤压温度为760℃，挤压速度为0.4mm/s，挤压比为15：1。
实施例八
一种纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金及其制备方法，制备方法步骤如下：
A、按照设定的各组成元素的质量百分含量配比，制备铸态Cu-Cr-Zr合金；所述设定的各组成元素的质量百分含量分别为：3.2％Cr、0.3％Zr，不可避免的杂质元素含量≤0.1％，其余为Cu；所述制备铸态Cu-Cr-Zr合金的具体操作是：按照设定的各组成元素的质量百分含量配比，将纯Cu置于坩埚中加热至660℃时通入高纯氩气，待纯Cu全部融化后，加热至1260℃分别加入Cr片、Cu-Zr中间合金，搅拌2.5min后打渣，静置16min，待温度降至1195℃时，进行浇注，即得铸态Cu-Cr-Zr合金；
B、将步骤A制备的铸态Cu-Cr-Zr合金在880℃退火20h，随炉冷却；
C、将步骤B得到的经过退火处理的Cu-Cr-Zr合金在805℃下保温4h后，进行热挤压，挤压温度为805℃，挤压速度为3mm/s，挤压比为9：1；
D、将步骤C得到的热挤压加工后的Cu-Cr-Zr合金置于热处理炉中，随炉升温至980℃进行半固态等温处理，保温30min，然后水冷淬火，水冷淬火的淬火介质为30℃的水；
E、将步骤D得到的Cu-Cr-Zr合金在800℃下保温3h后，然后进行二次挤压，即可得到纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金；所述二次挤压的具体操作是：挤压温度为800℃，挤压速度为5mm/s，挤压比为60：1。
实施例九
一种纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金及其制备方法，制备方法步骤如下：
A、按照设定的各组成元素的质量百分含量配比，制备铸态Cu-Cr-Zr合金；所述设定的各组成元素的质量百分含量分别为：3.2％Cr、0.3％Zr，不可避免的杂质元素含量≤0.1％，其余为Cu；所述制备铸态Cu-Cr-Zr合金的具体操作是：按照设定的各组成元素的质量百分含量配比，将纯Cu置于坩埚中加热至660℃时通入高纯氩气，待纯Cu全部融化后，加热至1260℃分别加入Cr片、Cu-Zr中间合金，搅拌2.5min后打渣，静置16min，待温度降至1195℃时，进行浇注，即得铸态Cu-Cr-Zr合金；
B、将步骤A制备的铸态Cu-Cr-Zr合金在880℃退火20h，随炉冷却；
C、将步骤B得到的经过退火处理的Cu-Cr-Zr合金在805℃下保温4h后，进行热挤压，挤压温度为805℃，挤压速度为3mm/s，挤压比为9：1；
D、将步骤C得到的热挤压加工后的Cu-Cr-Zr合金置于热处理炉中，随炉升温至1030℃进行半固态等温处理，保温1h，然后水冷淬火，水冷淬火的淬火介质为40℃的水；
E、将步骤D得到的Cu-Cr-Zr合金在760℃下保温4h后，然后进行二次挤压，即可得到纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金；所述二次挤压的具体操作是：挤压温度为760℃，挤压速度为0.4mm/s，挤压比为15：1。
Claims (9)
1.一种纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金的制备方法，其步骤如下：
A、按照设定的各组成元素的质量百分含量配比，制备Cu-Cr-Zr合金铸锭；所述设定的各组成元素的质量百分含量分别为：0.2-4.0％Cr、0.1-1.0％Zr，不可避免的杂质元素含量≤0.1％，其余为Cu；
B、将步骤A制备的铸态Cu-Cr-Zr合金进行退火处理；
C、将步骤B得到的经过退火处理的Cu-Cr-Zr合金在800-900℃下保温2-4h后，进行热挤压，挤压温度为800-900℃，挤压速度为0.1-5mm/s，挤压比为9-30：1；
D、将步骤C得到的热挤压加工后的Cu-Cr-Zr合金置于热处理炉中，随炉升温至900-1040℃进行半固态等温处理，保温0.1-4h，然后水冷淬火；
E、将步骤D得到的Cu-Cr-Zr合金在600-800℃下保温2-4h后，然后进行二次挤压，即可得到纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金；所述二次挤压的具体操作是：挤压温度为600-800℃，挤压速度为0.1-5mm/s，挤压比为9-60：1。
2.根据权利要求1所述的一种纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金的制备方法，其特征在于：所述步骤A制备铸态Cu-Cr-Zr合金所设定的各组成元素的质量百分含量分别为：0.2-3.2％Cr、0.1-0.3％Zr，不可避免的杂质元素含量≤0.1％，其余为Cu。
3.根据权利要求1所述的一种纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金的制备方法，其特征在于：所述步骤A制备铸态Cu-Cr-Zr合金的具体操作是：按照设定的各组成元素的质量百分含量配比，将纯Cu置于坩埚中加热至600-700℃时通入高纯氩气，待纯Cu全部融化后，加热至1250-1300℃分别加入Cr片、Cu-Zr中间合金，搅拌2-5min后打渣，静置10-20min，待温度降至1180-1230℃时，进行浇注，即得铸态Cu-Cr-Zr合金。
4.根据权利要求1所述的一种纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金的制备方法，其特征在于：所述步骤B退火处理的退火温度为860-940℃，退火时间为10-24h。
5.根据权利要求1所述的一种纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金的制备方法，其特征在于：所述步骤C中的对步骤B得到的经过退火处理的Cu-Cr-Zr合金进行热挤压的挤压比为9-15：1。
6.根据权利要求1所述的一种纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金的制备方法，其特征在于：所述步骤D中将步骤C得到的热挤压加工后的Cu-Cr-Zr合金置于热处理炉中，随炉升温至980-1030℃进行半固态处理，保温0.1-1h，然后水冷淬火。
7.根据权利要求1所述的一种纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金的制备方法，其特征在于：所述步骤D中水冷淬火的淬火介质为20-80℃的水。
8.根据权利要求1所述的一种纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金的制备方法，其特征在于：所述步骤E二次挤压的挤压比为9-30：1。
9.一种纳米颗粒增强Cu-Cr-Zr合金，其特征在于：所述纳米增强Cu-Cr-Zr合金通过权利要求1-8任一制备方法制备而成。
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