DE102021132263A1

DE102021132263A1 - Kupfer-Titan-Legierung mit einer eutektischen Struktur und deren Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102021132263A1
Application number: DE102021132263.4A
Authority: DE
Inventors: Cong Wang; Chao Liu; Yonggang Fan
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2020-12-09
Filing date: 2021-12-08
Publication date: 2022-06-09
Also published as: JP2022091701A; CN112522534B; JP7340875B2; CN112522534A

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Kupfer-Titan-Legierung mit einer eutektischen Struktur und deren Herstellungsverfahren. Dabei wird die Legierung aus den folgenden Komponenten gemäß den jeweils angegebenen Massenprozentanteilen hergestellt: Cu-Pulver: 40% bis 55%, Ti-Pulver: 45% bis 60%, wobei die Summe der Massenprozentanteile von Cu-Pulver und Ti-Pulver 100% beträgt. Bei der Herstellung wird eine Mischung, die aus den Legierungskomponenten hergestellt ist, in einem Hochtemperaturvakuumofen mit einer Rate von 8°C/min bis 10°C/min von der Raumtemperatur auf 1000°C bis 1100°C erwärmt, für 30 bis 40 Minuten und dann bei 900°C bis 910°C für 30 bis 40 Minuten warmgehalten und nach Abkühlen des Hochtemperaturvakuumofens auf Raumtemperatur entnommen, womit eine Kupfer-Titan-Legierung mit einer eutektischen Struktur erhalten wird. Das Verfahren ist einfach und die erhaltene eutektische Struktur besteht aus zwei intermetallischen Verbindungen, nämlich CuTi und CuTi2, und weist eine hohe Bruchzähigkeit bei Raumtemperatur auf, die bis zu 30 bis 37 MPa · m1/2beträgt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Metallurgie, konkret eine Kupfer-Titan-Legierung mit einer eutektischen Struktur und deren Herstellungsverfahren.
STAND DER TECHNIK
Kupfer ist das Metall mit der zweithöchsten Leitfähigkeit nach Silber und ist billiger, aber reines Kupfer hat schlechte mechanische Eigenschaften. Titan und seinen Legierungen werden dank der hervorragenden Eigenschaften wie hohe spezifische Festigkeit, gute Wärmebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit als unverzichtbare Strukturmaterialien in der modernen Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet. Im Allgemeinen werden Legieren, Wärmebehandlung, große Verformung und andere Verfahren üblicherweise verwendet, um die mechanischen Eigenschaften der Legierung zu verbessern. Keine toxischen Substanzen werden bei der Herstellung von Kupfer-Titan-Legierungen erzeugt, was für gute Umweltfreundlichkeit sorgt. Die Legierungen können zum Löten von Lötmitteln zwischen Keramiken und Keramik-Metallen verwendet werden. Als Strukturmaterial zeichnen sie sich durch hohe Festigkeit, Härte und Elastizität sowie gute Wärmebeständigkeit, Ermüdungsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und so weiter aus. Als biologisches Material haben sie eine gute Biokompatibilität und kann auch eine antibakterielle Rolle spielen. Als Strukturteil des tragenden Teils stellt die Dauerfestigkeit einen wichtigen Indikator dar. Die Verbesserung der Ermüdungsbeständigkeit des Materials ist besonders wichtig, um die Lebensdauer des Teils zu verlängern. Im Allgemeinen gilt: je höher die Zugfestigkeit eines Werkstoffs ist, desto höher ist auch seine Dauerfestigkeit. Die Kupfer-Titan-Legierung mit einem Titangehalt von weniger als 6,1 at% stellt eine alterungsverstärkte Legierung dar. Die Cu₄Ti-Phase kann durch Wärmebehandlung reguliert werden, um die umfassenden Eigenschaften der Legierung weiter zu regulieren. Die Legierung innerhalb des Zusammensetzungsbereichs hat gute mechanische Eigenschaften. Zu diesem Zeitpunkt ist die Hauptphasenzusammensetzung der Legierung jedoch vor allem Titanatome, die in der Kupfermatrix gelöst sind, was die Elektronenstreuung erhöht und die Leitfähigkeit der Legierung signifikant verringert.
Die meisten der bestehenden Kupfer-Titan-Legierungsstudien konzentrieren sich auf die Untersuchung des Mischkristalls von Kupfer und des Mischkristalls von Titan und es gibt relativ wenige Studien für intermetallische Verbindungen, die durch Kupfer und Titan gebildet werden. Metallatome in intermetallischen Verbindungen können Metallbindungen, Ionenbindungen und kovalente Bindungen bilden, wenn sie miteinander kombiniert werden, und zeichnen sich durch langreichweitige Ordnung aus. Gerade aufgrund ihrer einzigartigen Bindungseigenschaften haben intermetallische Verbindungen u.a. einen hohen Schmelzpunkt, eine geringe Dichte, ausgezeichnete Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit. Betreffende Studien haben gezeigt, dass CuTi und CuTi₂ unter allen intermetallischen Verbindungen von Kupfer-Titan-Legierungen die Scherfestigkeit von gelöteten Materialien verbessern können, wobei CuTi starke mechanische Eigenschaften und CuTi₂ eine hohe Härte aufweist. Wie allgemein bekannt, bestimmt die Mikrostruktur die Eigenschaften der Legierung. Unter verschiedenen Mikrostrukturen der Legierung ist die eutektische Struktur eine nahezu ausgeglichene Struktur, die Temperaturen bis zu eutektischen Punkten standhalten kann. Sie stellt einen guten Ersatz für Superlegierungen dar. Im Allgemeinen hat die eutektische Struktur eine sehr feine Mikrostruktur und die einzelnen Phasen innerhalb der eutektischen Struktur sind miteinander verflechtet, um eine Netzwerkstruktur zu bilden, was dazu führt, dass solche Materialien ausgezeichnete mechanische Eigenschaften und viele andere ausgezeichnete Eigenschaften aufweisen: (1) gute Fluidität und Verringerung von Gießdefekten; (2) kontrollierbare Mikrostruktur; (3) Gute Kriechbeständigkeit bei hohen Temperaturen usw..
Ausgehend von dem Vorstehenden wird eine Kupfer-Titan-Legierung mit einer Raumtemperaturstruktur von CuTi und CuTi₂ hergestellt und auf dieser Grundlage wird eine Kupfer-Titan-Legierung, die durch Einstellen des Gehalts, der Größe, der Mikromorphologie usw. der zwei Phasen erhalten wird, oder eine Kupfer-Titan-Legierung mit besseren umfassenden Eigenschaften erhalten.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die obigen Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Kupfer-Titan-Legierung mit einer eutektischen Struktur und deren Herstellungsverfahren bereitzustellen. Die Legierung ist eine Legierung mit einer eutektischen Struktur aus zwei intermetallischen Verbindungen. Die Erfindung verwendet Kupferpulver und Titanpulver, um eine Kupfer-Titan-Legierung mit einer eutektischen Struktur herzustellen. Die maximale Erwärmungstemperatur beträgt 1100°C. Da der Schmelzpunkt des Kupferpulvers etwa 1086°C beträgt und der Schmelzpunkt des Titanpulvers etwa 1670°C beträgt, bildet die Legierung, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, eine eutektische Struktur, die die CuTi-Phase und die CuTi₂-Phase durch Diffusion der festen (Titanpulver) - Lösung (Kupfer) enthält. Wenn das Kupferpulver vollständig in flüssigen Zustand geschmolzen ist, wird das Titanpulver mit flüssigem Kupfer umhüllt, während eine gitterförmige eutektische Struktur gebildet wird, bei der abwechselnd CuTi und CuTi₂ gezüchtet werden. Die Reaktionsformel lautet: L→CuTi+CuTi₂. In der Erfindung werden zwei reine Metallpulver als Rohmaterialien verwendet, um eine vollständige Diffusion der zwei Pulver bei hohen Temperaturen sicherzustellen. Darüber hinaus sind alle Rohmaterialien die beiden erforderlichen Metalle und es werden keine überschüssigen Verunreinigungen, Poren usw. erzeugt. Die Warmhaltezeit beträgt 30 Minuten, sodass genügend Zeit zur Verfügung steht, um die Fest-Flüssig-Diffusion und Keimbildung zu vervollständigen. Zusammenfassend hat die eutektische Legierung, die durch dieses Verfahren hergestellt wird, eine gleichmäßige Mikrostruktur, eine hohe Rohmaterialausnutzungsrate, wenige Defekte wie Poren und ausgezeichnete umfassende Eigenschaften, insbesondere eine ausgezeichnete Bruchzähigkeit bei Raumtemperatur und eine Bruchzähigkeit bei Raumtemperatur von 30 bis 37 MPa · m^1/2.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die folgende Ausgestaltung:

Eine Kupfer-Titan-Legierung mit einer eutektischen Struktur wird aus den folgenden Komponenten gemäß den jeweils angegebenen Massenprozentanteilen hergestellt: Cu-Pulver: 40,0% bis 55%, Ti-Pulver: 45% bis 60%, wobei die Summe der Massenprozentanteile von Cu-Pulver und Ti-Pulver 100% beträgt.

Dabei weist das Cu-Pulver eine Teilchengröße von 300 mesh und das Ti-Pulver eine Teilchengröße von 250 mesh auf.
Die Kupfer-Titan-Legierung mit einer eutektischen Struktur weist eine Bruchzähigkeit von 30 bis 37 MPa · m^1/2 bei Raumtemperatur auf.
Die Kupfer-Titan-Legierung mit einer eutektischen Struktur weist eine eutektische Struktur aus zwei intermetallischen Verbindungen, nämlich CuTi und CuTi₂, bei Raumtemperatur auf.
Ein Verfahren zur Herstellung der Titan-Kupfer-Legierung mit einer eutektischen Struktur umfasst die folgenden Schritte:

Schritt 1, Mischen:
- Mischen von Cu-Pulver und Ti-Pulver gemäß dem Zusammensetzungsverhältnis einer Kupfer-Titan-Legierung für 1 Stunde mit einer dreidimensionalen Mischmaschine gemischt, um eine Mischung A zu erhalten,
Schritt 2, Vorbereitung auf Schmelzen:
- Eingeben der Mischung A in einen Zirkoniumdioxidtiegel mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Höhe von 50 mm, der in einen Hochtemperaturvakuumofen zum Schmelzen eingelegt wird, wobei der Vakuumgrad im Ofen 1,0 × 10^-3 Pa beträgt,
Schritt 3, Schmelzen:
- Erwärmen mit einer Rate von 8°C/min bis 10°C/min von der Raumtemperatur auf 1000°Cbis 1100°C, Warmhalten für 30 bis 40 Minuten und dann bei 900°C bis 910°C für 30 bis 40 Minuten, und Entnehmen nach Abkühlen des Hochtemperaturvakuumofens auf Raumtemperatur, womit eine Kupfer-Titan-Legierung mit einer eutektischen Struktur erhalten wird.

Gegenüber der Kupfer-Titan-Legierung des Stands der Technik zeichnet sich die erfindungsgemäße Kupfer-Titan-Legierung durch die folgenden vorteilhaften Auswirkungen aus:

(1) Die Kupfer-Titan-Legierung, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, weist eine hohe Bruchzähigkeit bei Raumtemperatur und ausgezeichnete Gesamteigenschaften auf.
(2) Bei der vorliegenden Erfindung wird eine binäre eutektische Kupfer-Titan-Legierung durch Fest-Flüssig-Diffusion gebildet und das Herstellungsverfahren ist einfach auszuführen, wobei eine geringe Erwärmungstemperatur und gesparte Kosten ermöglicht werden.
(3) Die Kupfer-Titan-Legierung der vorliegenden Erfindung weist eine eutektische Struktur bei Raumtemperatur auf und die eutektische Struktur besteht aus zwei intermetallischen Verbindungen, nämlich CuTi und CuTi₂.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Darin zeigen

1 ein Raumtemperatur-SEM-Diagramm einer Kupfer-Titan-Legierung, die durch ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellt wird,
2 ein Raumtemperatur-SEM-Diagramm einer Kupfer-Titan-Legierung, die durch ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellt wird,
3 ein Raumtemperatur-SEM-Diagramm einer Kupfer-Titan-Legierung, die durch ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellt wird,
4 ein Raumtemperatur-SEM-Diagramm einer Kupfer-Titan-Legierung, die durch ein Vergleichsbeispiel 1-1 der vorliegenden Erfindung hergestellt wird,
5 ein Raumtemperatur-SEM-Diagramm einer Kupfer-Titan-Legierung, die durch ein Vergleichsbeispiel 3-2 der vorliegenden Erfindung hergestellt wird,
6 ein Raumtemperatur-SEM-Diagramm einer Kupfer-Titan-Legierung, die durch ein Vergleichsbeispiel 3-3 der vorliegenden Erfindung hergestellt wird.

KONKRETE AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand konkreter Ausführungsbeispiele näher beschrieben, wobei jedoch die Erfindung keineswegs auf solche Beispiele eingeschränkt wird.
Erstes Ausführungsbeispiel
Eine Kupfer-Titan-Legierung wird aus den folgenden Komponenten gemäß den jeweils angegebenen Massenprozentanteilen hergestellt: Cu-Pulver: 52,5%, Ti-Pulver: 47,5%, wobei die Summe der Massenprozentanteile von Cu-Pulver und Ti-Pulver 100% beträgt.
Dabei weist das Cu-Pulver eine Teilchengröße von 300 mesh und das Ti-Pulver eine Teilchengröße von 250 mesh auf.
Die Raumtemperaturstruktur der Kupfer-Titan-Legierung ist eine hypoeutektische Legierung, die aus zwei intermetallischen Kupfer-Titan-Verbindungen besteht, und die Bruchzähigkeit bei Raumtemperatur beträgt 32 MPa · m^1/2.
Ein Verfahren zur Herstellung der Titan-Kupfer-Legierung umfasst die folgenden Schritte:

Schritt 1, Mischen:
- Durchmischen von Cu-Pulver und Ti-Pulver gemäß dem Zusammensetzungsverhältnis einer Kupfer-Titan-Legierung für 1 Stunde mit einer dreidimensionalen Mischmaschine gemischt, um eine Mischung A zu erhalten,

Schritt 2, Vorbereitung auf Schmelzen:
- Eingeben von 40 g der Mischung A in einen Zirkoniumdioxidtiegel mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Höhe von 50 mm, der in einen Hochtemperaturvakuumofen zum Schmelzen eingelegt wird, wobei der Vakuumgrad im Ofen 1,0 × 10^-3 Pa beträgt.
Schritt 3, Schmelzen:
- Erwärmen mit einer Rate von 10°C/min von der Raumtemperatur auf 1100°C, Warmhalten für 30 Minuten und dann bei 910°C für 30 Minuten, und Entnehmen nach Abkühlen des Hochtemperaturvakuumofens auf Raumtemperatur, womit eine Kupfer-Titan-Legierung mit einer eutektischen Struktur erhalten wird. Das Raumtemperatur-SEM-Diagramm ist aus 1 zu entnehmen, aus der eine eutektische Struktur, die durch Verflechten von CuTi und CuTi₂ gebildet wird, sichtbar ist.

Vergleichsbeispiel 1-1
Gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel besteht der Unterschied darin, dass bei dem Herstellungsverfahren „Warmhalten bei 1100°C für 30 Minuten“ auf „Warmhalten bei 1150°C für 60 Minuten“ geändert wird. Das Raumtemperatur-SEM-Diagramm der hergestellten Kupfer-Titan-Legierung ist in 4 gezeigt. Es ist ersichtlich, dass die polygonalen CuTi₂-Körner in der CuTi-Phase dispergiert sind und keine miteinander verflochtene eutektische Struktur auftritt. Es wurde nachgewiesen, dass die hergestellte Kupfer-Titan-Legierung eine Bruchzähigkeit von 20 MPa · m^1/2 bei Raumtemperatur hat.
Vergleichsbeispiel 1-2
Gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel besteht der Unterschied darin, dass die Legierungszusammensetzung auf „Cu-Pulver: 57%, Ti-Pulver 43%“ eingestellt wird. Die Struktur bei Raumtemperatur ist eine Kupfer-Titan-Legierung, die aus CuTi, CuTi₂ und Cu₄Ti₃ besteht. Es wurde nachgewiesen, dass die hergestellte Kupfer-Titan-Legierung eine Bruchzähigkeit von 27 MPa · m^1/2 bei Raumtemperatur aufweist.
Zweites Ausführungsbeispiel
Eine Kupfer-Titan-Legierung wird aus den folgenden Komponenten gemäß den jeweils angegebenen Massenprozentanteilen hergestellt: Cu-Pulver: 50,0%, Ti-Pulver: 50,0%, wobei die Summe der Massenprozentanteile von Cu-Pulver und Ti-Pulver 100% beträgt.
Dabei weist das Cu-Pulver eine Teilchengröße von 300 mesh und das Ti-Pulver eine Teilchengröße von 250 mesh auf.
Die Raumtemperaturstruktur der Kupfer-Titan-Legierung ist eine hypoeutektische Legierung, die aus zwei intermetallischen Kupfer-Titan-Verbindungen besteht, und die Bruchzähigkeit bei Raumtemperatur beträgt 37 MPa · m^1/2.
Ein Verfahren zur Herstellung der Titan-Kupfer-Legierung umfasst die folgenden Schritte:

Schritt 2, Vorbereitung auf Schmelzen:
- Eingeben von 40 g der Mischung A in einen Zirkoniumdioxidtiegel mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Höhe von 50 mm, der in einen Hochtemperaturvakuumofen zum Schmelzen eingelegt wird, wobei der Vakuumgrad im Ofen 1,0 × 10^-3 Pa beträgt.
Schritt 3, Schmelzen:
- Erwärmen mit einer Rate von 10°C/min von der Raumtemperatur auf 1100°C, Warmhalten für 30 Minuten und dann bei 910°C für 30 Minuten, und Entnehmen nach Abkühlen des Hochtemperaturvakuumofens auf Raumtemperatur, womit eine Kupfer-Titan-Legierung mit einer eutektischen Struktur erhalten Raumtemperatur wird. Das Raumtemperatur-SEM-Diagramm ist aus 2 zu entnehmen, aus der die typische Morphologie einer eutektischen Raumtemperatur-Struktur, die durch Verflechten zweier feinteiliger Phasen, nämlich CuTi und CuTi₂, gebildet wird, sichtbar ist.

Vergleichsbeispiel 2-1
Gegenüber dem zweiten Ausführungsbeispiel besteht der Unterschied darin, dass bei dem Herstellungsverfahren „Warmhalten bei 1100°C für 30 Minuten“ auf „Warmhalten bei 1150°C für 60 Minuten“ geändert wird. Das Raumtemperatur-SEM-Diagramm der hergestellten Kupfer-Titan-Legierung ist in 5 gezeigt. Es ist ersichtlich, dass CuTi₂-Körner grob sind und keine verflochtene typische eutektische Mikromorphologie vorhanden ist. Es wurde nachgewiesen, dass die hergestellte Kupfer-Titan-Legierung eine Bruchzähigkeit von 24 MPa · m^1/2 bei Raumtemperatur hat.
Drittes Ausführungsbeispiel
Eine Kupfer-Titan-Legierung wird aus den folgenden Komponenten gemäß den jeweils angegebenen Massenprozentanteilen hergestellt: Cu-Pulver: 45,0%, Ti-Pulver: 55,0%, wobei die Summe der Massenprozentanteile von Cu-Pulver und Ti-Pulver 100% beträgt.
Dabei weist das Cu-Pulver eine Teilchengröße von 300 mesh und das Ti-Pulver eine Teilchengröße von 250 mesh auf.
Die Raumtemperaturstruktur der Kupfer-Titan-Legierung ist eine übereutektische Legierung, die aus zwei intermetallischen Kupfer-Titan-Verbindungen besteht, und die Bruchzähigkeit bei Raumtemperatur beträgt 30 MPa · m^1/2.
Ein Verfahren zur Herstellung der Titan-Kupfer-Legierung umfasst die folgenden Schritte:

Schritt 1, Mischen:
- Durchmischen von Cu-Pulver und Ti-Pulver gemäß dem Zusammensetzungsverhältnis einer Kupfer-Titan-Legierung für 1 Stunde mit einer dreidimensionalen Mischmaschine gemischt, um eine Mischung A zu erhalten,
Schritt 2, Vorbereitung auf Schmelzen:
- Eingeben von 40 g der Mischung A in einen Zirkoniumdioxidtiegel mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Höhe von 50 mm, der in einen Hochtemperaturvakuumofen zum Schmelzen eingelegt wird, wobei der Vakuumgrad im Ofen 1,0 × 10^-3 Pa beträgt.
Schritt 3, Schmelzen:
- Erwärmen mit einer Rate von 10°C/min von der Raumtemperatur auf 1100°C, Warmhalten für 30 Minuten und dann bei 910°C für 30 Minuten, und Entnehmen nach Abkühlen des Hochtemperaturvakuumofens auf Raumtemperatur, womit eine Kupfer-Titan-Legierung mit einer eutektischen Struktur erhalten Raumtemperatur wird. Das Raumtemperatur-SEM-Diagramm ist aus 3 zu entnehmen, aus der eine eutektische Raumtemperatur-Struktur, die durch Verflechten und Umhüllen von CuTi und CuTi₂ gebildet wird, sichtbar ist.

Vergleichsbeispiel 3-1
Gegenüber dem dritten Ausführungsbeispiel besteht der Unterschied darin, dass bei dem Herstellungsverfahren „Warmhalten bei 1100°C für 30 Minuten“ auf „Warmhalten bei 1150°C für 60 Minuten“ geändert wird. Die erhaltene Kupfer-Titan-Legierung CuTi₂ weist eine ungleichmäßige Korngröße auf. Keine typische eutektische Struktur wird erzeugt und fast keine eutektische Struktur ist vorhanden. Es wurde nachgewiesen, dass die hergestellte Kupfer-Titan-Legierung eine Bruchzähigkeit von 22 MPa · m^1/2 bei Raumtemperatur hat.
Vergleichsbeispiel 3-2
Gegenüber dem dritten Ausführungsbeispiel besteht der Unterschied darin, dass bei dem Herstellungsverfahren „Warmhalten bei 1100°C für 30 Minuten“ auf „Warmhalten bei 1100°C für 20 Minuten“ geändert wird. Das Raumtemperatur-SEM-Diagramm der hergestellten Kupfer-Titan-Legierung ist in 5 gezeigt. Es ist ersichtlich, dass ungelöstes Ti vorhanden ist und die erhaltene Legierungs-Raumtemperaturstruktur eine dreiphasige Legierung ist, die CuTi, CuTi₂ und Ti enthält. Es wurde nachgewiesen, dass die hergestellte Kupfer-Titan-Legierung eine Bruchzähigkeit von 23 MPa · m^1/2 bei Raumtemperatur hat.
Vergleichsbeispiel 3-3
Gegenüber dem dritten Ausführungsbeispiel besteht der Unterschied darin, dass bei dem Herstellungsverfahren „Warmhalten bei 1100°C für 30 Minuten und Warmhalten bei 910°C für 30 Minuten“ auf „Warmhalten bei 1100°C für 60 Minuten“ geändert wird. Das Raumtemperatur-SEM-Diagramm der hergestellten Kupfer-Titan-Legierung ist in 6 gezeigt. Es ist ersichtlich, dass keine eutektische Struktur erhalten werden kann. Es wurde nachgewiesen, dass die hergestellte Kupfer-Titan-Legierung eine Bruchzähigkeit von 25 MPa • m^1/2 bei Raumtemperatur hat.
Vergleichsbeispiel 3-4
Gegenüber dem dritten Ausführungsbeispiel besteht der Unterschied darin, dass die Legierungszusammensetzung auf „Cu-Pulver: 39%, Ti-Pulver 61%“ eingestellt wird. Eine Titanlegierung, die eine zweite Phase enthält, wird erhalten. Die durch das Verfahren des Ausführungsbeispiels erhaltene Raumtemperaturstruktur des gegossenen Zustands ist α-Ti mit der zweiten Phase CuTi₂. Es wurde nachgewiesen, dass das hergestellte Produkt eine Titanlegierung ist und die Bruchzähigkeit bei Raumtemperatur 26 MPa · m^1/2 beträgt.

Claims

Kupfer-Titan-Legierung mit einer eutektischen Struktur, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus den folgenden Komponenten gemäß den jeweils angegebenen Massenprozentanteilen hergestellt wird: Cu-Pulver: 40% bis 55%, Ti-Pulver: 45% bis 60,0%, wobei die Summe der Massenprozentanteile von Cu-Pulver und Ti-Pulver 100% beträgt.
Kupfer-Titan-Legierung mit einer eutektischen Struktur gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Cu-Pulver eine Teilchengröße von 300 mesh und das Ti-Pulver eine Teilchengröße von 250 mesh aufweist.
Kupfer-Titan-Legierung mit einer eutektischen Struktur gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupfer-Titan-Legierung mit einer eutektischen Struktur eine Bruchzähigkeit von 30 bis 37 MPa · m^1/2 bei Raumtemperatur aufweist.
Kupfer-Titan-Legierung mit einer eutektischen Struktur gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupfer-Titan-Legierung mit einer eutektischen Struktur eine eutektische Struktur aus zwei intermetallischen Verbindungen, nämlich CuTi und CuTi₂, bei Raumtemperatur aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Titan-Kupfer-Legierung mit einer eutektischen Struktur gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: Schritt 1, Mischen: Herstellen einer Mischung durch Mischen von Cu-Pulver und Ti-Pulver gemäß dem Zusammensetzungsverhältnis der Kupfer-Titan-Legierung, nämlich Cu-Pulver: 40% bis 55%, Ti-Pulver: 45% bis 60,0%, wobei die Summe der Massenprozentanteile von Cu-Pulver und Ti-Pulver 100% beträgt, Schritt 2, Vorbereitung auf Schmelzen: Eingeben der Mischung in einen Hochtemperaturvakuumofen zum Schmelzen, wobei der Vakuumgrad im Ofen 1,0 × 10^-3 Pa beträgt, Schritt 3, Schmelzen: Erwärmen mit einer Rate von 8°C/min bis 10°C/min von der Raumtemperatur auf 1000°C bis 1100°C, Warmhalten für 30 bis 40 Minuten und dann bei 900°C bis 910°C für 30 bis 40 Minuten, und Entnehmen nach Abkühlen des Hochtemperaturvakuumofens auf Raumtemperatur, womit eine Kupfer-Titan-Legierung mit einer eutektischen Struktur erhalten wird.