RU2585606C1 - Способ обработки низколегированных медных сплавов - Google Patents
Способ обработки низколегированных медных сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2585606C1 RU2585606C1 RU2014148094/02A RU2014148094A RU2585606C1 RU 2585606 C1 RU2585606 C1 RU 2585606C1 RU 2014148094/02 A RU2014148094/02 A RU 2014148094/02A RU 2014148094 A RU2014148094 A RU 2014148094A RU 2585606 C1 RU2585606 C1 RU 2585606C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- low
- alloyed copper
- alloys
- channel angular
- Prior art date
Links
Landscapes
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области обработки специальных проводниковых сплавов, в частности к получению низколегированных медных сплавов, и может быть использовано в электротехнике для изготовления электродов сварочных машин, контактных проводов для электрофицированного транспорта, коллекторных шин и в других изделиях, в которых требуется высокая электропроводность материала. Способ обработки низколегированного медного сплава системы Cu-Cr включает закалку сплава, равноканальное угловое прессование при комнатной температуре и последующее старение, при этом закалке подвергают сплав системы Cu-Cr, содержащий Hf, равноканальное угловое прессование осуществляют при пересечении каналов под углом 90 градусов по маршруту Вс до достижения истинной степени деформации 7-11, а старение проводят при температуре 450-550°С до получения в сплаве структуры, состоящей из матрицы, представляющей собой по существу чистую ультрамелкозернистую медь, и наноразмерные выделения упрочняющей фазы. Техническим результатом изобретения является повышение уровня механических свойств низколегированных медных сплавов системы Cu-Cr в сочетании с повышением их электропроводности. 1 пр.
Description
Изобретение относится к области обработки специальных проводниковых сплавов, в частности к получению низколегированных медных сплавов, и может быть использовано в электротехнике, в частности для изготовления электродов сварочных машин, контактных проводов для электрофицированного транспорта, коллекторных шин и полос для электромашин и в других изделиях, в которых требуется высокая электропроводность материала.
В низколегированных проводниковых сплавах на основе меди, обладающих всеми ее положительными качествами: высокой электро- и теплопроводностью, основным недостатком является относительно малая прочность. Известны различные методы повышения прочностных характеристик медных сплавов: наклеп, легирование, термическая и термомеханическая обработка.
В последнее время для повышения механических свойств и их термической стабильности применяется метод равноканального углового прессования (РКУП). Увеличение прочности в процессе такой обработки происходит за счет формирования ультрамелкозернистой (УМЗ) структуры, включающей субмикрокристаллическую (100-1000 нм) и наноразмерную (до 100 нм) структуру. Так, известен способ обработки проводниковых низколегированных медных сплавов с использованием метода равноканального углового прессования для повышения их механических свойств (CN 102888525 А, опубликован 23.01.2013). Сплав, полученный по известной технологии, обладает хорошим сочетанием пластичности, прочности и проводимости, но недостаточным уровнем жаропрочности. Среди известных низколегированных медных сплавов хорошей жаропрочностью обладают сплавы системы Cu-Cr.
Известен способ получения ультрамелкодисперсного медного сплава системы Cu-Cr, включающий закалку, равноканальное угловое прессование при температуре 20-300°С на оснастке с углом пересечения каналов 120°c накопленной деформацией порядка 5 и последующее старение при температуре 400-500°С (RU 2484175, опубл. 10.06.2013). Указанный способ является наиболее близким к предложенному способу. Способ позволяет получить сплав с высоким уровнем механических свойств: микротвердость - порядка 2000 МПа и предел прочности - порядка 600 МПа. Однако для ряда применений, в частности для электродов контактной сварки, наряду с высокой электропроводностью сплав должен обладать высокой прочностью и достаточной жаропрочностью.
Задачей изобретения является разработка способа обработки низколегированных медных сплавов системы Cu-Cr, позволяющего получить изделия из этих сплавов с наилучшим сочетанием механических и электрических свойств, работающего в условиях высоких температур и механических нагрузок и позволяющего использовать его в качестве проводникового материала в различных областях электротехники.
Техническим результатом изобретения является повышение уровня механических свойств низколегированных медных сплавов системы Cu-Cr в сочетании с повышением их электропроводности.
Технический результат достигается тем, что в способе обработки низколегированного медного сплава системы Cu-Cr, включающем закалку сплава, равноканальное угловое прессование при комнатной температуре и последующее старение, закалке подвергают сплав системы Cu-Cr, содержащий Hf, равноканальное угловое прессование осуществляют при пересечении каналов под углом 90 градусов по маршруту Вс до достижения истинной степени деформации 7-11, а старение проводят при температуре 450-550°С до получения в сплаве структуры, состоящей из матрицы, представляющей собой по существу ультрамелкозернистую чистую медь, и наноразмерных выделений упрочняющей фазы.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Введение в хромовую бронзу до 1 мас. % Hf приводит к существенному повышению температуры рекристаллизации, что в свою очередь приводит к повышению прочности и жаропрочности сплава. Проведение после закалки деформации сплава методом равноканального углового прессования позволяет создать УМЗ структуру с большой долей высокоугловых границ. При этом экспериментально было установлено, что режимы проведения РКУП при пересечении каналов под углом 90 градусов по маршруту Вс до достижения истинной степени деформации 7-11 для хромовых бронз с содержанием Hf до 1% позволяют измельчить зеренную структуру до оптимального размера, позволяющего при последующем старении сплава получить сочетание высоких свойств электропроводности, прочности и жаропрочности. Температуру старения определяли экспериментально по кривым температурной зависимости твердости и электропроводности сплава. При температуре ниже 450°С процессы старения осуществляются не в полной мере и сплав обладает при достаточном уровне твердости низкой электропроводностью. При температуре выше 550°С при высоких значениях электропроводности происходит разупрочнение сплава и, соответственно, снижение его прочностных характеристик.
Структура сплавов в состаренном состоянии, после проведения РКУП по оптимальным режимам, состоит из матрицы, представляющей собой практически ультрамелкозернистую чистую медь, и наноразмерных выделений частиц хрома и Cu5Hf. Сохраняющийся при этом частично в твердом растворе гафний уменьшает диффузионную подвижность хрома, что приводит в совокупности с выделением наноразмерных частиц хрома и Cu5Hf к повышению твердости сплавов при комнатной температуре и их жаропрочности при повышенных температурах.
Пример реализации способа.
Закалку на твердый раствор образцов сплава Cu - 0,7% Cr - 0,9% Hf диаметром 10 мм и длиной 70 мм осуществляли с температуры 1000±10°С в воду. Сплав в закаленном состоянии имел микротвердость 1380±65 МПа и электропроводность 26,5% (IACS).
Равноканальное угловое прессование закаленных образцов осуществляли в оснастке с углом пересечения каналов 90° по маршруту Вс.
После 8 проходов РКУП, что соответствует истинной степени деформации ε=9 и последующего старения при температуре 500°С в течение 1 часа, сплав имел предел прочности 654 МПа, микротвердость - 2310±35 МПа, относительное удлинение - 14%, электропроводность - 56% (IACS).
После 10 проходов РКУП, что соответствует истинной степени деформации ε=11,3 и последующего старения при температуре 450°С в течение 1 часа, сплав имел микротвердость - 2320±47 МПа и электропроводность - 53% (IACS).
После 6 проходов РКУП, что соответствует истинной степени деформации ε=6,8 и последующего старения при температуре 550°С в течение 1 часа, сплав имел микротвердость - 1915±62 МПа и электропроводность - 78% (IACS).
Таким образом, видно, что равноканальное угловое прессование с истинной степенью деформации 7-11 и последующим старением при температурах 450-550°С приводит к одновременному и существенному повышению прочности и электропроводности по сравнению с недеформированным закаленным состоянием.
Из образцов сплава Cu-0,7% Cr-0,9%Hf, полученных по предложенной технологии, были изготовлены вставки к составному водоохлаждаемому электроду для контактной сварки и проведены испытания в течение 2000 циклов сварки. Для сравнения, подобный эксперимент был проведен с промышленным крупнозернистым Cu-Cr сплавом. Было показано, что износ электрода (оцененный по относительному уширению рабочей поверхности), изготовленного из УМЗ сплава Cu-0,7% Cr-0,9%Hf после 2000 циклов сварки в ~5 раз меньше по сравнению с промышленным сплавом.
Таким образом, предложенное изобретение позволяет получить низколегированный проводниковый сплав на основе меди, обладающий сочетанием высоких механических и электрических свойств, необходимых для изделий, используемых при работе в условиях повышенных температур и механических нагрузок.
Claims (1)
- Способ обработки низколегированного медного сплава системы Cu-Cr, включающий закалку сплава, равноканальное угловое прессование при комнатной температуре и последующее старение, отличающийся тем, что закалке подвергают сплав системы Cu-Cr, содержащий до 1% Hf, равноканальное угловое прессование осуществляют при пересечении каналов под углом 90 градусов по маршруту Вс до достижения истинной степени деформации 7-11, а старение проводят при температуре 450-550°C до получения структуры сплава, состоящей по существу из ультрамелкозернистой медной матрицы и наноразмерных выделений упрочняющей фазы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014148094/02A RU2585606C1 (ru) | 2014-11-28 | 2014-11-28 | Способ обработки низколегированных медных сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014148094/02A RU2585606C1 (ru) | 2014-11-28 | 2014-11-28 | Способ обработки низколегированных медных сплавов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2585606C1 true RU2585606C1 (ru) | 2016-05-27 |
Family
ID=56096223
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014148094/02A RU2585606C1 (ru) | 2014-11-28 | 2014-11-28 | Способ обработки низколегированных медных сплавов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2585606C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2688005C1 (ru) * | 2018-12-17 | 2019-05-17 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Способ деформационно-термической обработки низколегированных медных сплавов |
RU2741873C1 (ru) * | 2020-06-26 | 2021-01-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ изготовления электроконтактного провода из термоупрочняемого сплава на основе меди (варианты) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5846346A (en) * | 1995-12-08 | 1998-12-08 | Poongsan Corporation | High strength high conductivity Cu-alloy of precipitate growth suppression type and production process |
RU2239670C2 (ru) * | 2002-07-16 | 2004-11-10 | ОАО "Каменск-Уральский завод по обработке цветных металлов" | Способ термодеформационной обработки изделий из хромовой бронзы |
RU2427665C1 (ru) * | 2010-01-11 | 2011-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" | Способ изготовления высокопрочных и износостойких электротехнических изделий из хромовых или хромциркониевых бронз с нано- и микрокристаллической структурой |
CN102888525A (zh) * | 2012-10-31 | 2013-01-23 | 河海大学 | 一种高强韧高导电铜镁合金的加工方法 |
RU2484175C1 (ru) * | 2011-10-24 | 2013-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТЫЙ МЕДНЫЙ СПЛАВ СИСТЕМЫ Cu-Cr И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ |
-
2014
- 2014-11-28 RU RU2014148094/02A patent/RU2585606C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5846346A (en) * | 1995-12-08 | 1998-12-08 | Poongsan Corporation | High strength high conductivity Cu-alloy of precipitate growth suppression type and production process |
RU2239670C2 (ru) * | 2002-07-16 | 2004-11-10 | ОАО "Каменск-Уральский завод по обработке цветных металлов" | Способ термодеформационной обработки изделий из хромовой бронзы |
RU2427665C1 (ru) * | 2010-01-11 | 2011-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" | Способ изготовления высокопрочных и износостойких электротехнических изделий из хромовых или хромциркониевых бронз с нано- и микрокристаллической структурой |
RU2484175C1 (ru) * | 2011-10-24 | 2013-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТЫЙ МЕДНЫЙ СПЛАВ СИСТЕМЫ Cu-Cr И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ |
CN102888525A (zh) * | 2012-10-31 | 2013-01-23 | 河海大学 | 一种高强韧高导电铜镁合金的加工方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2688005C1 (ru) * | 2018-12-17 | 2019-05-17 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Способ деформационно-термической обработки низколегированных медных сплавов |
RU2741873C1 (ru) * | 2020-06-26 | 2021-01-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ изготовления электроконтактного провода из термоупрочняемого сплава на основе меди (варианты) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101573767B (zh) | 电线导体和绝缘电线 | |
JP6039999B2 (ja) | Cu−Ni−Co−Si系銅合金板材およびその製造法 | |
CN103635976B (zh) | 耐弯曲性导电材料及使用其的电缆 | |
JP5247584B2 (ja) | Al合金及びAl合金導電線 | |
Semboshi et al. | Fabrication of high-strength and high-conductivity Cu–Ti alloy wire by aging in a hydrogen atmosphere | |
CN106029930B (zh) | 铜合金绞线及其制造方法、汽车用电线 | |
TWI768097B (zh) | 高強度與高導電性的銅合金板材及其製造方法 | |
JP2008112620A (ja) | 電線導体およびその製造方法 | |
WO2017198127A1 (zh) | 高强高导铜合金及其作为时速400公里以上高速铁路接触线材料的应用 | |
WO2018045695A1 (zh) | 抗软化铜合金、制备方法及其应用 | |
CN104995322A (zh) | 铜合金线、铜合金绞合线、包覆电线和带端子电线 | |
EP2219193A1 (en) | Conductor material for electronic device and electric wire for wiring using the same | |
CN102610293A (zh) | 具有高导电率和高强度的铝合金线及其制造方法 | |
Angappan et al. | Retrogression and re-aging treatment on short transverse tensile properties of 7010 aluminium alloy extrusions | |
CN103781926A (zh) | 铝基导电材料及使用了其的电线及线缆 | |
JP6050588B2 (ja) | 銅合金線 | |
RU2585606C1 (ru) | Способ обработки низколегированных медных сплавов | |
Bodyakova et al. | Effect of deformation methods on microstructure, texture, and properties of a Cu–Mg alloy | |
CN109504865B (zh) | 适用导电弹性元器件的高强钛铜合金异型丝及制备方法 | |
US20070068609A1 (en) | Copper alloys | |
CN116419982A (zh) | 用于母线的铝-钪合金 | |
CN102586655A (zh) | Al-Sc-Zr导电合金强化和导电性优化工艺 | |
JP2010285688A (ja) | Al合金及びAl合金導電線 | |
JP2020516777A (ja) | ケーブル導体用アルミニウム合金 | |
US20150240340A1 (en) | Machinable copper alloys for electrical connectors |