MXPA03001213A

MXPA03001213A - Aleacion basada en cu y metodo para fabricar articulo forjado de alta resistencia y alta conduccion termica utilizando la misma.

Info

Publication number: MXPA03001213A
Application number: MXPA03001213A
Authority: MX
Inventors: Kazuaki Mino
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Ind
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2003-02-10
Publication date: 2004-12-07
Also published as: TW591115B; ES2302527T3; CN1439734A; BR0300377A; CA2418492C; TW200303368A; DE60320055D1; EP1338662A1; EP1338662B1; KR100510012B1; AU2003200572A1; JP2003247033A; US7172665B2; US20050207933A1; CA2418492A1; KR20030069831A; AU2003200572B2; DE60320055T2; US20030155051A1; CN1252300C

Abstract

Una fusion de aleacion basada en Cu que contiene 2 a 6% (por ciento en peso, que aplica a continuacion) de Ag y 0.5 a 0.9% de Cr se solidifica por vaciado, y el articulo solidificado despues de someter a un tratamiento homogeneizante se somete a trabajo en caliente. El articulo trabajado en caliente se somete a un tratamiento en solucion, el articulo se somete a trabajado en frio o trabajado en caliente por forja o laminado, y luego el articulo formado se somete a un tratamiento de anejado para obtener un material metalico capaz de fabricar un articulo formado de metal de alta resistencia y alta conductividad termica con bajo precio, independientemente de la geometria, y un metodo de fabricar el articulo formado con metal utilizando el mismo.

Description

ALEACIÓN BASADA EN Cu y MÉTODO PARA FABRICAR ARTÍCULO FORJADO DE ALTA RESISTENCIA Y ALTA CONDUCCIÓN TÉRMICA UTILIZANDO LA MISMA ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Campo de la Invención La presente invención se refiere a una aleación basada en Cu y a un método para fabricar un artículo forjado de alta resistencia y de alta conducción térmica utilizando la misma. DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA Materiales metálicos que tienen alta resistencia y alta conductividad térmica se emplean en miembros expuestos a severa fatiga térmica, por ejemplo cámaras de impulso para motores de cohetes, estructuras en reactores de fusión (en donde una superficie puede contactar un gas de combustión de 3000°C y la otra superficie puede contener hidrógeno líquido), y moldes, Ejemplos de una aleación de alta resistencia y alta conductividad térmica empleada en el campo incluye una aleación basada en Cu que contiene 0.8% (a continuación todos los porcentajes se dan en peso en la presente especificación) de Cr y 0.2% de Zr como se describe en la solicitud de Patente no examinada japonesa primer publicación No. Hei 4-198460. En general, la aleación basada en Cu se forma en una estructura predeterminada al forjar y laminar después de vaciar, y luego el artículo formado se somete a un termo tratamiento predeterminado para obtener un artículo forjado de alta resistencia y alta conductividad térmica. La resistencia a la tracción de la aleación basada en Cu puede mejorarse al controlar las condiciones de un tratamiento termomecánico mientras que se mantiene la conductividad térmica a un alto nivel, independientemente de que tenga la misma composición. Sin embargo, ya que las condiciones de servicio de los miembros del aparato se vuelven severas en vista de la producción de esfuerzo térmico y se señaló que un material convencional tiene una corta vida útil hasta la ocurrencia de fracturación, recientemente se ha requerido una superior resistencia a fatiga térmica. Para suprimir la producción de esfuerzo térmico de un material metálico, se requiere mejora en la conductividad térmica y un incremento en la resistencia a la fatiga térmica. Ya que la mejora en conductividad térmica casi ha alcanzado el limite, se desea incrementar la resistencia a fatiga térmica sin reducir la conductividad térmica en comparación con material metálico convencional. Ya se ha encontrado que la resistencia térmica y el esfuerzo a prueba de tensión se mejoran sin reducir la conductividad térmica a una temperatura de servicio para mejorar la resistencia a la fatiga térmica. Para lograr el objetivo anterior ha habido intentos por incrementar la resistencia al aumentar adicionalmente una proporción de Cr o Zr en la aleación basada en Cu que contiene Cr (0,8%) y Zr (0.2%) como una base, de esta manera incrementando una proporción de reducción. Cuando la proporción de Cr o Zr se incrementa y se forma una estructura fina fibrosa al forjar con estampa o estirado con alambre capaz de introducir un gran esfuerzo en una dirección, puede tenerse alta resistencia. Sin embargo, contrario a las expectativas, la resistencia a la fatiga térmica no se incrementa debido a deficiente ductilidad y no pueden conducirse suficiente forja y laminado debido a los limites a la forma del artículo formado y de esta manera es difícil obtener una resistencia deseada en un artículo formado que tenga cualquier forma. Por lo tanto, su aplicación se limita a miembros eléctricos que utilizan alta resistencia y alta conductividad eléctrica. Como se describe en la solicitud de patente no examinada Japonesa, primer publicación No. Hei 6-279894 y "Sakai y colaboradores, Journal of The Japan Institute of Metals, (Revistas del Instituto Japonés de Metales) Vol. 55 (1991) páginas 1382 a 1391", una aleación basada en Cu que contiene una gran cantidad de Ag agregada se ha desarrollado como un sistema de aleación novedoso. Similar a Cr o Zr, Ag tiene pequeña solubilidad de sólido en Cu cerca de la temperatura ambiente y por lo tanto exhibe un pequeño decremento en conductividad térmica como resultado de aleación. En la aleación basada en Cu que contiene 8.5% o más de Ag agregado, un cristal eutóctico se forma al solidificar. Cuando un lingote de la aleación basada en Cu, a la cual se agrega 15% de Ag para obtener la cantidad suficiente de una estructura eutéctica, se somete a SW1 o estirado de alambre durante lo cual se introduce gran esfuerzo en una dirección, como la aleación anterior Cu-Cr-Zr, la estructura eutéctica se descompone para formar una estructura reforzada con fibras. Aunque la resistencia así obtenida es muy alta, se vuelve necesario el conducir alta reducción que permite que una barra redonda vaciada sea formada en una varilla de alambre que tiene un diámetro que es un décimo de aquel de la barra redonda vaciada, y de esta manera un artículo formado que tiene una cierta medida o más del espesor de pared no puede ser obtenido por esta técnica. BREVE COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención se realizó en vista de los problemas anteriores y un objetivo de la misma es proporcionar un material metálico capaz de fabricar un artículo formado de metal de alta resistencia y alta conductividad térmica a bajo precio por un método simple independiente de la geometría, y un método de fabricar el artículo formado con metal utilizando el mismo. Para lograr el objetivo, la presente invención proporciona una aleación basada en Cu de alta resistencia y alta conductividad térmica que comprende al menos 2 a 6% (por ciento en peso; el mismo a continuación) de Ag y 0.5 a 0.9% de Cr. La aleación basada en Cu anterior además puede contener 0.05 a 0.2% de Zr. También, la presente invención proporciona un método para fabricar un artículo forjado de alta resistencia y alta conductividad térmica, que comprende la primer etapa de fundir la aleación basada en Cu forjada anterior; la segunda etapa de solidificar la aleación fundida que se obtiene en la primer etapa al vaciar o moldear; la tercer etapa de someter el artículo solidificado obtenido en la segunda etapa, a un tratamiento térmico de homogeneización a una temperatura dentro de un rango desde 780 a 950°C; la cuarta etapa de someter el artículo termotratado que se obtiene en la tercer etapa a trabajo en caliente al forjar o laminar a una temperatura dentro de un rango de 750° a 950°C; la quinta etapa de someter el artículo trabajado en caliente obtenido en la cuarta etapa, a un tratamiento de solución a una temperatura en un rango desde 750 a 980°C; la sexta etapa de someter el artículo termo tratado que se obtiene en la quinta etapa, a cuando menos 5% de trabajado en frío o trabajado en caliente a una temperatura igual o menos que 500°C, por forjado o laminado; y la séptima etapa de someter el artículo formado que se obtiene en la sexta etapa, a un tratamiento de añejamiento a la temperatura en un rango desde 370 a 500°C por 0.1 hora o más.

Como se emplea aquí, el término "tratamiento térmico homogeneizante" significa un tratamiento en donde se elimina la segregación de los elementos de aleación al calentar un artículo solidificado que se obtiene al vacía a alta temperatura en un estado para no provocar fusión macroscópica. También, el término 'tratamiento en solución" significa un tratamiento en donde un precipitado grueso que se desarrolla durante el trabajo en caliente, se descompone al calentar un artículo trabajado en caliente, a alta temperatura. También el término "tratamiento de añejamiento" significa un tratamiento en donde una fase heterogénea se precipita en una estructura al mantener una solución sólida a una temperatura predeterminada por un tiempo predeterminado. En el método anterior, el material obtenido en la tercer etapa de preferencia se trabaja en caliente por forja en caliente o laminado en una proporción de sección transversal o longitud entre antes y después de someter el material a trabajo en caliente (a continuación referido como "proporción de forja") de 1 .5 o más. En el método anterior, el tratamiento de solución en la quinta etapa, de preferencia se realiza por 0.1 a 10 horas. En el método anterior, las condiciones de tratamiento, la temperatura de tratamiento y el tiempo de tratamiento de añejamiento en la séptima etapa de preferencia se deciden de manera tal que un valor de un parámetro representado por (temperatura de tratamiento expresado por temperatura absoluta) x (20 + logaritmo común del tiempo de tratamiento expresado en horas) está dentro del rango de 13000 a 15000. Ya que la aleación basada en Cu de forja de la presente invención contiene Ag y Cr o Ag, Cr y Zr en una cantidad dentro de un rango adecuado, es posible fácilmente fabricar un artículo de aleación basada en Cu forjado de alta conductividad térmica y alta resistencia al forjar utilizando el método de fabricación de un artículo forjado de la presente invención. BREVE DESCRIPCIÓN DEL DIBUJO La Figura 1 es una gráfica que muestra la relación entre las condiciones y dureza de un tratamiento de añejamiento de un artículo de aleación basada en Cu forjado. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención ahora se describe a continuación. La aleación basada en Cu de forja de la presente invención comprende 2 a 6% en peso de Ag y 0.5 a 0.9% en peso de Cr, con el balance que es Cu. Se ha encontrado que un articulo formado que tiene alta conductividad térmica y alta resistencia que contiene Cu económico con una base, puede obtenerse al agregar adicionalmente Ag a la aleación basada en Cu de forja que contiene una pequeña cantidad de Cr o Cr y Zr agregados de la presente invención, utilizando un método simple tal como vaciado o forja y laminado. Por lo tanto, cuando se utiliza esta aleación basada en Cu de forja, un artículo forjado de alta conductividad térmica y de alta resistencia puede fabricarse independientemente de la forma, por ejemplo un producto de gran tamaño. Cuando el contenido de Ag es menos que 2% de la aleación basada en Cu con la composición anterior, la dureza del artículo de forja resultante se reduce y no puede obtenerse un artículo de forja de alta conductividad térmica y alta resistencia. Por otra parte, cuando el contenido de Ag excede 6%, es probable que ocurra fracturación de trabajo en caliente.

Cuando el contenido de Cr es menos que 0.5%, la dureza del artículo de forjado resultante se reduce y no puede obtenerse un artículo forjado de alta conductividad térmica y alta resistencia. Por otra parte, aún cuando Cr se agrega en una cantidad mayor a 0.9%, se ejerce menos efecto y se vuelve desventajoso en vista del costo. Mayor adición de 0.05 a 0.2% de Zr hace posible suprimir la fragilización. Cuando el contenido de Zr es menos que 0.5%, la fragilización no se suprime lo suficiente. Sin embargo, no siempre es necesario agregar Zr en el caso de emplear el método de fabricar un artículo forjado de alta resistencia y alta conductividad térmica de la presente invención. Aún cuando se agrega Zr en una cantidad mayor a 0.2%, se ejerce menos efecto y se vuelve desventajoso en vista del costo, similar a Cr. El método de fabricar un artículo forjado de alta resistencia y alta conductividad térmica de la presente invención, comprende la primer etapa de fundir la aleación basada en Cu de forja anterior; la segunda etapa de solidificar la aleación fundida que se obtiene en la primer etapa por vaciado; la tercer etapa de someter el artículo solidificado que se obtiene de la segunda etapa a un tratamiento térmico homogeneizante a una temperatura dentro de un rango de 780 a 950°C; la cuarta etapa de someter el artículo termotratado que se obtiene de la tercer etapa de trabajo en caliente por forja o laminado a una temperatura dentro de un rango de 750 a 950°C; la quinta etapa de someter el artículo de trabajo en caliente que se obtiene de la cuarta etapa, a un tratamiento en solución a una temperatura dentro de un rango de 750 a 980°C; la sexta etapa de someter el artículo termotratado obtenido en la quinta etapa a cuando menos 5% de trabajado en frío o trabajado en caliente, a una temperatura igual o menor que 500°C por forja o laminado; y la séptima etapa de someter el artículo formado que se obtiene en la sexta etapa a un tratamiento de añejado a una temperatura dentro de un rango de 370 a 500°C por 0.1 a 20 horas. De acuerdo con el método de fabricar un artículo forjado de alta resistencia y alta conductividad térmica de la presente invención, se elimina la segregación de los elementos de aleación al someter el artículo solidificado al pasar a través de la primera y segunda etapas a un termo tratamiento homogeneizante a una temperatura dentro de un rango de 780 a 950°C en la tercer etapa. Esto es, en el proceso de fundir la aleación compuesta por diversos elementos y solidificar la fusión al vaciar, una fase que tiene un alto punto de fusión se solidifica primero y una fase que tiene el más bajo punto de fusión (fase que generalmente contiene una gran cantidad de los elementos de aleación) se solidifica finalmente, para de esta manera provocar segregación de los elementos de aleación agregados y un gran cambio macroscópico de los elementos de aleación. Luego, el artículo solidificado se somete a un termo tratamiento homogeneizante, es decir calentar a alta temperatura en un estado para no provocar fusión macroscópica y de esta manera difusión de los elementos ocurre y se elimina la segregación. Cuando la temperatura de tratamiento es menor que 780°C, la reacción eutéctica ocurre durante el calentamiento ante forja debido a insuficiente difusión. Por otra parte, cuando la temperatura de tratamiento excede 950°C, el material base se funde durante el tratamiento de difusión. Por lo tanto, no se prefiere. De acuerdo con el método de la presente invención, el artículo termo tratado que se obtiene en la tercer etapa, se trabaja en caliente por forja o laminado a una temperatura dentro de un rango de 750 a 950°C en la cuarta etapa. Cuando la temperatura de tratamiento es menor que 750°C, es probable que ocurra fracturación durante el siguiente trabajado en frío o trabajado en caliente. Por otra parte, cuando excede 950°C, se funde el material base, por lo tanto no se prefiere. Al conducir el trabajo en caliente en la cuarta etapa a una proporción de forja de 1.2 o más, se puede obtener una fina estructura (estructura recristalizada) compuesta por granos de cristal uniformes. En el caso en el que la proporción de forja es menos que 1.2, se obtiene una estructura recristalizada parcialmente completa. En el caso de fabricar un artículo forjado de gran tamaño, la proporción de forja de preferencia se controla a 1.5 o más para introducir uniformemente esfuerzo de trabajo. En el caso en que el espesor de placa es 200 mm o más, la proporción de forja de preferencia se controla dentro de un rango de 5 a 15. De acuerdo con el método de la presente invención, el artículo trabajado en caliente que se obtiene en la cuarta etapa, se somete a un tratamiento en solución a una temperatura dentro de un rango de 750 a 980°C en la quinta etapa, de esta manera para descomponer un precipitado grueso desarrollado. En la sexta etapa, el artículo termo tratado obtenido en la quinta etapa se somete cuando menos a 5% de trabajado en frío o trabajado en caliente a una temperatura igual o menor que 500°C por forja o laminado. En la séptima etapa, el artículo formado que se obtiene en la sexta etapa se somete a un tratamiento de añejado a una temperatura dentro de un rango de 370 a 500°C por 0.1 a 20 horas, para de esta manera precipitar una fase heterogénea en la estructura. En el proceso de mantener el estado de alta temperatura tal como trabajar en caliente por largo tiempo, ya que es probable que se desarrolle un precipitado grueso, el artículo trabajado en caliente se descompone una vez por el tratamiento en solución y luego se somete a tratamiento de añejado, para de esta manera precipitar una fase heterogénea fina. También, cuando el artículo trabajado en caliente se trabaja (introducción de esfuerzo de trabajo antes del tratamiento de añejado, se provoca un fenómeno de precipitación por defectos, que sirven como un sitio de nucleación, tal como un desprendimiento formado durante el trabajado, y de esta manera se forma un precipitado más fino. Por lo tanto, la resistencia al artículo forjado se mejora al refinar la estructura. Cuando la temperatura del tratamiento de solución en la quinta etapa es menor que 900°C, la formación de solución sólida de un precipitado de cromo se vuelve insuficiente. Por otra parte, cuando excede 980°C, se forman serios defectos (poros) tales como cavidades en la estructura. Por lo tanto, no se prefiere. A medida que la temperatura del termo tratamiento se vuelve superior, el crecimiento de granos de cristal es más activo y la formación de granos gruesos como un factor para deteriorar la resistencia a fatiga se promueva más. Ya que la formación de solución de sólido del precipitado ocurre a 720°C o superior, el refuerzo de precipitación debido a la plata se logra al calentar a 750°C o superior. Cuando impartir el trabajo en la sexta etapa es menos que 5%, menos efecto se ejerce en una mejora de resistencia. Cuando la temperatura del tratamiento de añejado en la sexta etapa es menor que 370°C, se prolonga el tiempo de tratamiento requerido, Por otra parte, cuando excede 500°C, el grado de endurecimiento de trabajo es pequeño, y aún más, ocurre la formación de solución-sólido de una porción del precipitado de Ag o Cr, para de esta manera provocar engruesado de precipitado. Por lo tanto, no se prefiere. El precipitado grueso así obtenido no se refina cuando la temperatura se reduce, y de esta manera se reduce drásticamente el reforzado de precipitación.

Para decidir las condiciones de tratamiento del tratamiento de iniciado en la séptima etapa como en la temperatura de tratamiento y el tiempo de tratamiento de preferencia se deciden, de manera tal que un valor de un parámetro representado por (temperatura de tratamiento expresada en temperatura absoluta) x (20 + el logaritmo común de tiempo de tratamiento expresado en horas) está dentro de un rango de 13000 a 15000. Consecuentemente, un artículo forjado que tiene alta dureza puede ser obtenido confiablemente, Ejemplo 1-1 : Preparación (1 ) de aleación basada en Cu. Materias primas cada una que tienen un peso total de 2 kg preparadas al agregar 2%, 4%, 6% y 8% de Ag a una aleación maestra que comprende 0.7% de Cr y 0.13% de Zr con el resto que es Cu, se fundieron en una atmósfera de argón y las aleaciones fundidas resultantes se vaciaron en un molde enfriado y luego solidificaron. Barras cuadradas de 30 mm de ancho, 35 mm de altura y 120 mm de longitud se cortaron a partir de los artículos solidificados resultantes y luego laminaron en caliente en artículos laminados que tienen un espesor de 8 mm a 900°C. Como resultado, no se observa fracturación (fisuración ocurre en los bordes laterales, fracturación de trabajo en caliente) en los artículos laminados que contienen 2% y 4% de Ag, mientras que se reconoce menos fracturación en el artículo laminado que contiene 6% de Ag. En el artículo laminado que contiene 8% de Ag, se observó propagación de fracturación a la profundidad de varios mm de la porción de extremo. Por lo tanto, la cantidad de Ag agregada de preferencia se limita a 6% o menos para obtener un artículo forjado con menos fracturación de trabajo en caliente.

Cr y Zr son elementos efectivos como elementos de refuerzo de precipitación, pero exhiben pequeño contenido de solución sólida en el estado sólido después de solidificación de la aleación fundida, por ejemplo a lo más 0.73% y 0.15% incluso en el estado de alta temperatura. Ya que la segregación de estos materiales durante la solidificación no puede evitarse y difícilmente desaparece, una porción de la cantidad total de estos elementos agregados se desperdicia como un "precipitado grueso", que no es efectivo para refuerzo de precipitación. Es apropiado que las cantidades de los elementos desperdiciados se estiman como aproximadamente 20% de la cantidad total. Por lo tanto, la cantidad total de Cr de preferencia se limita como sigue: 0.73 x 1.2 = 0.9 (%). Similarmente, la cantidad máxima de Zr de preferencia se limita como sigue: 0.15 x 1.2% ® 0.2% (por ejemplo). Ejemplo 1-2: Preparación (2) de aleación basada en Cu. Una materia prima que tiene un peso total de 2 kg preparada al agregar 0.2% de Zr a una aleación maestra que comprende 4% de Ag y 0.7% de Cr con el resto que es Cu y una materia prima que tiene un peso total de 2 kg preparada al no agregar Zr a la misma aleación maestra, se fundieron en una atmósfera de argón y las aleaciones fundidas resultantes se vaciaron en un molde enfriado y luego solidificaron. Barras cuadradas de 30 mm de ancho, 35 mm de altura y 120 mm de longitud, se cortaron a partir de los artículos solidificados resultantes y luego laminaron en caliente en artículos laminados que tienen un espesor de 18 mm a 500°C y 750°C. Como resultado, no se observó fracturación o agrietado (la fracturación ocurre en los bordes laterales, fracturación de trabajo en caliente) en todos los artículos laminados que contienen 0.2% de Zr agregados. Se observó Antes del análisis térmico, esta aleación se calentó con el propósito de homogeneizar la estructura, es decir eliminar la segregación de los elementos de aleación. En al caso en el que esta aleación se calienta a 700°C por 20 horas, ocurrió una reacción eutéctica. En el caso en el que la aleación se calienta a 780 a 800°C x 2.5 horas, Ag se difunde vigorosamente y desapareció un máximo de reacción eutéctica. Se ha encontrado que cuando la temperatura de calentamiento excede 950°C, se inicia fusión parcial de un metal base incluso si desaparece la reacción eutéctica. Por lo tanto, se ha encontrado que la temperatura dentro de un rango de 780 a 950°C es adecuada para el termo tratamiento homogeneizante de esta aleación. Especímenes de prueba de tracción se muestrearon de los artículos termo tratados que se obtienen al someter el lingote vaciado a un tratamiento térmico (tratamiento térmico homogeneizante) a 900°C por 2.5 horas y 20 horas y el lingote vaciado que no se somete al termo tratamiento homogeneizante y después de calentar a 800°C, se realizó una prueba de tensión y la elongación después de fractura fue medida. Como resultado, la elongación después de fractura del espécimen sometido al termo tratamiento homogeneizante a 900°C por 2.5 horas fue de 6%, la elongación después de fractura del espécimen sometido a termo tratamiento homogeneizante a 900"C por 20 horas fue de 5%, y la elongación después de fractura del espécimen que no se somete al tratamiento térmico homogeneizante fue 0%. Como resultado, se ha encontrado que el tratamiento térmico homogeneizante es efectivo para suprimir fracturación por trabajo en caliente.

También se ha encontrado que el termotratamiento homogeneizante es efectivo para suprimir fracturación de trabajo en caliente actual (laminado en caliente). Además, algunas aleaciones muestra, cada una con una proporción de composición diferente de aquella de las aleaciones de muestra anteriores, que comprenden 2 a 6% de Ag, 0.5 a 0.9% de Zr y 0 a 0.2% de Zr se probaron en la misma forma. Como consecuencia, se obtuvieron los mismos resultados con respecto al efecto del termotratamiento homogeneizante. Se ha encontrado que, en el caso en el que el contenido de Ag es 6%, el efecto de termo tratamiento homogeneizante se reduce y ocurre fracturación (fracturación de trabajo en caliente). También, se ha encontrado que menos fracturación ocurre cuando se utiliza un pequeño lingote vaciado que tiene un peso aproximado de 2 kg. Cuando se utiliza un gran lingote vaciado que tiene un peso de varios cientos de kilogramos, la cantidad de Ag agregado de preferencia se controla para que sea menos que 6% en vista del rendimiento del material. Ejemplo 3: Trabajo en caliente El lingote vaciado que se utiliza en el Ejemplo 2 se somete a termo tratamiento homogeneizante a 900°C y luego somete a 20% de laminado a 700"C. Como resultado, no ocurrió fracturación (fracturación de trabajo en caliente). Cuando el artículo laminado se somete a un tratamiento en solución a 950°C, y luego se somete a 20% de laminado en frío, ocurrió fracturación severa. El factor de fracturación severa se examina y se encontró que la segregación, que no pudo eliminarse por completo por el termo tratamiento homogeneizante provoca fusión parcial como resultado de calentar a 950°C, para formar pequeñas cavidades (poros) que se extienden durante el laminado en frío.

El lingote vaciado que se utiliza en el ejemplo 2 se somete a un termo tratamiento homogeneizante a 900°C, 20% de laminado a 700 a 950°C, un tratamiento en solución a 950aC y luego 20% de laminado en frío. Como resultado, no ocurrió fracturación. En este caso, cuando se realiza laminado a 900°C, se provoca recristalización por al menos 20% de laminado, mientras que se obtiene una estructura recristalizada imperfecta parcialmente por aproximadamente 10% de laminado. Como es aparente de los resultados anteriores, en el caso de introducir esfuerzo de trabajo uniforme tal como laminado, se realiza aproximadamente 20% de trabajo, esto es, una proporción de forja de preferencia se controla a aproximadamente 1.2 o más. Ya que es difícil introducir uniformemente esfuerzo de trabajo en un artículo forjado grande, la proporción de forja de preferencia se controla a 1 ,5 o más. En el caso en donde el espesor de placa es 200 mm o más, la proporción de forja de preferencia se controla dentro de un rango de 5 a 15, Se ha encontrado que una estructura fina compuesta por granos de cristales uniformes que tienen un tamaño de grano de aproximadamente 100 pm, puede obtenerse al someter el artículo forjado que se obtiene por forja a un tratamiento en solución. Ejemplo 4: Tratamiento en solución, trabajado en frío y trabajado en caliente. Después de que el lingote vaciado que se utiliza en el Ejemplo 2 se somete a un termo tratamiento homogeneizante a 900°C, se presiona un bloque de 100 mm con espesor de 150 mm de ancho en un artículo trabajado en caliente que tiene un espesor de 25 mm por forja en caliente. Luego, el artículo trabajado en caliente se somete a un tratamiento de solución a una temperatura dentro de un rango de 750 a 980°C y enfría con agua. Después de someter a 20% de laminado (trabajado en frío/trabajado en caliente) a 400°C, se realiza un tratamiento de añejado a 420°C por 1.5 horas y se mide dureza (dureza Vickers) a temperatura ambiente. Los resultados se ilustran a continuación.

Temperatura de forja (°C) Dureza Vickers (Hv) 750 150 850 160 905 175 920 187 950 187 980 183 Como es aparente de los resultados anteriores, puede obtenerse alta templabilidad al conducir el tratamiento en solución a una temperatura dentro de un rango de 750 a 980°C. Aunque el endurecido por envejecimiento ocurre notablemente a una temperatura dentro de un rango de 920 a 980°C, una gran cantidad de granos gruesos se reconocieron en los granos de cristal. Ya que los granos gruesos reducen la resistencia a fatiga como se describió anteriormente, el tratamiento de preferencia se conduce en un rango de temperatura relativamente elevada por un corto tiempo, mientras que el tratamiento de preferencia se conduce en un rango de temperatura relativamente bajo por un largo tiempo, por ejemplo aproximadamente 0.1 a una hora. El tratamiento de solución se conduce a 1000°C. Como resultado, números substanciales de cavidades (poros) se formaron en el artículo trabajado en caliente. Una proporción de reducción por trabajado en frío o caliente antes del tratamiento de añejado, de preferencia se elige de acuerdo con los propósitos del artículo forjado. Incluso si una proporción de reducción de laminado se reduce a 15% a 400°C, la dureza cambió escasamente después del tratamiento de añejado. Se ha encontrado que, incluso si la proporción de reducción de laminado se reduce a 5 a 10%, la dureza cambió ligeramente después del tratamiento de añejado, pero puede obtenerse un efecto suficiente de mejorar la resistencia. Ejemplo 5: Tratamiento de añejado El lingote vaciado empleado en el Ejemplo 2 se somete a un termo tratamiento homogeneizante de 900°C y después de someter a laminado en caliente a 45% a 900°C, y luego el artículo trabajado en caliente se somete a un tratamiento en solución de 950°C y somete a laminado a 20% (trabajado en frío/trabajado en caliente) a 400°C. Un tratamiento de añejado se conduce bajo diversas condiciones de una temperatura de tratamiento dentro de un rango de 400 a 500°C y tiempo de tratamiento dentro de un rango de 0.5 a 30 horas y luego se mide la dureza (dureza Vickers) del artículo tratado. Los resultados se ilustran en la Figura 1. En la Figura 1, las condiciones de tratamiento se disponen utilizando un parámetro representado por la formula: T X (20 + log t), en donde T denota una temperatura de tratamiento (K) indicada por una temperatura absoluta y t denota un tiempo de tratamiento (h).

Cuando el tratamiento de añejado se realiza bajo las condiciones de tratamiento de manera tal que el parámetro esté dentro de un rango de 13400 a 14700, se obtiene la dureza de Hv 185 o superior. Por ejemplo, cuando la temperatura de tratamiento se vuelve superior, el tiempo de tratamiento puede ser aproximadamente 0.1 horas. Cuando la temperatura de tratamiento se controla a 370°C, se requiere un tiempo de tratamiento de aproximadamente un día. Para obtener la dureza de Hv de 180 o superior, puede seleccionarse condiciones de tratamiento de manera tal que el parámetro esté dentro de un rango de 13000 a 15000. Para conducir formación de solución del precipitado que se obtiene durante la solidificación o en la etapa previa por un tratamiento de solución, el tiempo de calentamiento puede ser aproximadamente 5 minutos. En el caso de una placa delgada que tiene un peso de varios kg o un espesor de aproximadamente 10 mm, requiere aproximadamente 10 minutos para calentar uniformemente desde la superficie al interior debido a que esta aleación de cobre tiene excelente conductividad térmica. Por lo tanto, el tratamiento en solución puede conducirse por 15 minutos después de que la temperatura de superficie del artículo a tratar ha alcanzado una temperatura predeterminada. En este tratamiento, la temperatura de tratamiento óptima es aproximadamente 470°C como resultado de cálculo del parámetro. Por otra parte, un artículo grande requiere un tiempo más largo hasta que la temperatura de todo el artículo grande se vuelva uniforme. Aunque la temperatura se eleva gradualmente de aproximadamente 300°C, hay una diferencia entre la temperatura de un horno y la temperatura del artículo a tratar, y de esta manera el tiempo de tratamiento es impreciso e inevitablemente debe ser controlado

Claims

21 REIVINDICACIONES 1.- Una aleación basada en Cu de alta resistencia y alta conductividad térmica caracterizada porque comprende cuando menos 2 a 6% en peso de Ag y 0.5 a 0.9% en peso de Cr. 2 - Una aleación basada en Cu de alta resistencia y alta conductividad térmica de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque comprende 0.05 a 0.2% en peso de Zr. 3. - Método para fabricar un artículo forjado de alta resistencia y alta conductividad térmica, que comprende una primer etapa de fundir la aleación basada en Cu de forja de la reivindicación 1 o 2; una segunda etapa de solidificar la aleación fundida que se obtiene en la primer etapa por vaciado; una tercer etapa de someter el artículo solidificado que se obtiene en la segunda etapa a un termo tratamiento homogeneizante a una temperatura dentro de un rango de 780 a 950°C; una cuarta etapa de someter el artículo termo tratado que se obtiene en la tercer etapa a trabajo en caliente al forjar o laminar a una temperatura dentro de un rango de 750 a 950°C; una quinta etapa de someter el artículo trabajado en caliente que se obtiene en la cuarta etapa a un tratamiento en solución a una temperatura dentro de un rango de 750 a 980°C; una sexta etapa de someter el artículo termo tratado que se obtiene en la quinta etapa a cuando menos 5% de trabajo en caliente o trabajo en frío a una temperatura igual o inferior a 500°C por forja o laminado; y una séptima etapa de someter el artículo formado que se obtiene en la sexta etapa a un tratamiento de añejado a una temperatura dentro de un rango de 370 a 500°C por 0.1 hora o más. 4. - Método para fabricar un artículo forjado de alta resistencia y alta conductividad térmica de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque 22 el trabajo en caliente en la cuarta etapa se conduce a una proporción de forja de 1.5 o más. 5. - Método para fabricar un artículo forjado de alta resistencia y alta conductividad térmica de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el tratamiento en solución en la quinta etapa se conduce por 0.1 a 10 horas. 6. - Método para fabricar un artículo forjado de alta resistencia y alta conductividad térmica de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque las condiciones de tratamiento, la temperatura de tratamiento y el tiempo de tratamiento del tratamiento de añejado en la séptima etapa se deciden de manera tal que un valor de un parámetro representado por (temperatura de tratamiento expresada en temperatura absoluta) X (20 + logaritmo común de tiempo de tratamiento) está dentro de un rango de 13000 a 15000.