專利名稱：一種銅鉻鋯系合金及其制備和加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種銅鉻鋯系合金及其制備和加工方法，屬于金屬材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
CuCrZr系合金是當(dāng)前在高強(qiáng)度高導(dǎo)電材料領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用的一種高性能功能材 料。廣泛應(yīng)用于電力、電子、機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域，可用作電氣工程開關(guān)觸橋、連鑄機(jī)結(jié)晶器內(nèi) 襯、集成電路引線框架、大功率異步牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、電氣化鐵路接觸導(dǎo)線、熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng) 堆(ITER)偏濾器垂直靶散熱片、高脈沖磁場導(dǎo)體材料等。 高強(qiáng)度高導(dǎo)電材料CuCrZr系合金的強(qiáng)化可以采用固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化、形變強(qiáng) 化、細(xì)晶強(qiáng)化、加工硬化和過剩相強(qiáng)化等手段。高強(qiáng)度高導(dǎo)電材料Cu-Cr-Zr系合金的固溶 原子形態(tài)強(qiáng)化銅合金的元素主要有Sn、Ag、Zn、Ni、Al和Cd等，其中Sn和Ag在晶界和位錯(cuò) 上的偏析，不僅抑制了時(shí)效過程中Cr的析出，使Cr相更細(xì)小，還能夠釘扎位錯(cuò)、阻礙位錯(cuò)攀 移運(yùn)動(dòng)，推遲了回復(fù)再結(jié)晶，且冷加工殘留的加工硬化和Cr相析出硬化相互疊加，使合金 獲得較高的強(qiáng)度。 現(xiàn)有CuCrZr系合金通過強(qiáng)化一般都能達(dá)到較高的強(qiáng)度，但電導(dǎo)率較少高于85% IACS，同時(shí)由于Cr、Zr元素與氧親和力較大，高溫下燒損嚴(yán)重，使CuCrZr系合金的熔煉成為 首要問題，因此研制一種既保持合金的高導(dǎo)電性又保證一定的強(qiáng)度值的銅鉻鋯系合金及其 制備和加工方法就成為該技術(shù)領(lǐng)域急需解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種銅鉻鋯系合金。本發(fā)明提供的合金采用第四元素 (Ag， Sn)，同時(shí)在加工工藝上采用真空熔煉和中間合金的方法以及特定的加工工藝來保證 該合金在滿足高導(dǎo)電性(85%)以上并具有較高的強(qiáng)度。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案 —種銅鉻鋯系合金，其特征在于所述銅鉻鋯系合金的組成和配比(質(zhì)量％ )如 下鉻0. 1 0. 5%、鋯0. 046 0. 2%、銀或錫0. 05 0. 2%，余量為銅。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種銅鉻鋯系合金的制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案
—種銅鉻鋯系合金的制備方法，包括如下步驟 (1)按質(zhì)量百分比銅88 90. 24%、鉻9. 76 12%真空熔煉制得銅鉻中間合金，
按質(zhì)量百分比銅88 92%、鋯8 12%真空熔煉制得銅鋯中間合金； (2)按照銅鉻鋯系合金的組成和配比(質(zhì)量％ )備料鉻當(dāng)量為0. 1 0. 5%的銅
鉻中間合金、鋯當(dāng)量為0. 046 0. 2%銅鋯中間合金、銀或錫0. 05 0. 2%，余量為純銅原
料； (3)在真空熔煉爐中將稱好的原料銅加熱熔化，并升溫至1100°C 1200°C，至銅 完全熔化，再加入銅鉻中間合金和銅鋯中間合金，升溫至1200°C 140(TC使熔化均勻；
(4)快速加入銀或錫后，用石磨棒攪拌均勻；
(5)通入氬氣至80MPa，水冷銅模直接澆鑄成鑄錠。 —種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述步驟(3)中，在銅完全熔化后，先調(diào)整真
空度至0. 1Pa以下，再加入銅鉻中間合金和銅鋯中間合金。 本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提供一種銅鉻鋯系合金的加工方法。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案 —種銅鉻鋯系合金的加工方法，包括以下步驟 a、將合金鑄錠在85(TC保溫4小時(shí)，進(jìn)行均勻化處理； b、將鑄錠表面加工至無表面缺陷，并經(jīng)擠壓、旋鍛、拉拔等方法加工至一定尺寸；
c、在850 95(TC條件進(jìn)行下1 2小時(shí)的固溶處理；
d、再經(jīng)過加工變形量70 % 98%的冷加工；
e、進(jìn)行320°C 580。C時(shí)效2 6小時(shí)。 本發(fā)明先在真空熔煉爐中將銅、鉻、鋯三種原料熔煉為銅鉻和銅鋯兩種中間合金， 再將中間合金與銅和銀或錫真空熔煉成銅鉻鋯系合金；在真空熔煉爐中熔煉時(shí)，可不控制 真空度，即在常壓下進(jìn)行；也可以參照一般真空熔煉的操作范圍控制真空度，進(jìn)行真空熔煉 能準(zhǔn)確控制合金成分，減少氧化等缺陷。 上述方法制得的合金鑄錠均勻化處理后，經(jīng)擠壓、旋鍛、拉拔等方法加工成一定尺 寸的棒材；將這些棒材在850 95(TC條件進(jìn)行下1 2小時(shí)的固溶處理，并冷加工至加工 變形量為70% 98%，再經(jīng)320°C 580。C時(shí)效2 6小時(shí)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于 本發(fā)明銅鉻鋯銀合金和銅鉻鋯錫合金的制備和加工方法，可以準(zhǔn)確控制合金的化 學(xué)成分并使合金具有優(yōu)異的力學(xué)性能與導(dǎo)電性能。 本發(fā)明制得的兩種合金經(jīng)測試抗拉強(qiáng)度為450MPa 550MPa，延伸率為12%以上， 電導(dǎo)率為85% 95% IACS，具有較高的強(qiáng)度和導(dǎo)電性。 下面通過具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但并不意味著對本發(fā)明保護(hù)范圍 的限制。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 1、制備銅_鉻中間合金和銅_鋯中間合金 在真空熔煉爐中將稱好的0. 976kg鉻原料至于坩堝底部，上面覆蓋9. 024kg銅原 料加熱熔化，并升溫至IIO(TC，至銅完全熔化，升溫至150(TC以上，至鉻完全熔化，沖入氬 氣將壓力升至80MPa，直接在水冷銅模中澆注成錠，將鑄錠在85(TC保溫4小時(shí)使其成分均 勻，由此制得的銅-鉻中間合金化學(xué)成分質(zhì)量百分比為Cu :90. 24%， Cr :9. 76% ;
在真空熔煉爐中將稱好的9. 122kg銅原料加熱熔化，并升溫至IIO(TC，至銅完全 熔化，升溫至135(TC加入0. 878kg鋯，迅速?zèng)_入氬氣將壓力升至0. 15MPa，待鋯完全溶解完 全后，直接在水冷銅模中澆注成錠，將鑄錠在85(TC保溫4小時(shí)使其成分均勻，由此制得的 銅-鋯中間合金化學(xué)成分質(zhì)量百分比為Cu :91. 22%， Zr :8. 78% ; 2、再稱取原料銅108. 010千克，銅-鉻中間合金2. 930千克，銅-鋯中間合金1.153千克，銀O. 060千克； 3、在真空熔煉爐中先將稱好的銅溶化，并升溫至110(TC，至銅完全融化后，加入兩 種中間合金，升溫至135(TC，待中間合金也完全融化后加入銀，并用石磨棒攪拌均勻，沖入 氬氣將壓力升至80MPa ; 4、將反應(yīng)物直接用水冷銅模澆鑄成錠，制得銅鉻鋯銀合金，其化學(xué)成分質(zhì)量百分
比為Cu :99. 574%， Cr :0. 260%， Zr :0. 05%， Ag :0. 05% ; 5、制得的合金鑄錠在850°C保溫4小時(shí)，進(jìn)行均勻化處理； 6、將鑄錠表面經(jīng)加工至無表面缺陷，直徑為120mm的圓柱體； 7、將此鑄錠熱擠壓成直徑為50mm的棒材； 8、在真空環(huán)境下使該合金棒材在92(TC保溫1小時(shí)后淬水； 9、經(jīng)過96%的冷加工變形量加工至成品尺寸； 10、真空條件下58(TC時(shí)效2小時(shí)。 上述工藝制得的產(chǎn)品按GB/T10573-1989標(biāo)準(zhǔn)測試，測得抗拉強(qiáng)度為550MPa，延伸 率為20. 8%，按照國標(biāo)GB/T3048. 2-1994測試電導(dǎo)率為90% IACS。
實(shí)施例2 1、制備銅-鉻中間合金和銅_鋯中間合金 在真空熔煉爐中將稱好的0. 976kg鉻原料至于坩堝底部，上面覆蓋9. 024kg銅原 料加熱熔化，并升溫至IIO(TC，至銅完全熔化，升溫至150(TC以上，至鉻完全熔化，沖入氬 氣將壓力升至80MPa，直接在水冷銅模中澆注成錠，將鑄錠在85(TC保溫4小時(shí)使其成分均 勻，由此制得的銅-鉻中間合金化學(xué)成分質(zhì)量百分比為Cu :90. 24%， Cr :9. 76% ;
在真空熔煉爐中將稱好的8. 8kg銅原料加熱熔化，并升溫至IIO(TC ，至銅完全熔 化，升溫至135(TC加入1. 2kg鋯，迅速?zèng)_入氬氣將壓力升至0. 15MPa，待鋯完全溶解完全后， 直接在水冷銅模中澆注成錠，將鑄錠在85(TC保溫4小時(shí)使其成分均勻，由此制得的銅_鋯
中間合金化學(xué)成分質(zhì)量百分比為CU :88. 0%， Zr :12. 0% ; 2、稱取原料銅108.020千克，銅-鉻中間合金3. 381千克，銅_鋯中間合金0. 721 千克，錫O. 212千克； 3、在真空熔煉爐中先將稱好的銅溶化，并升溫至110(TC，至銅完全融化后，先調(diào)整 真空度至O. 1Pa以下，再加入兩種中間合金，升溫至120(TC，待中間合金也完全融化后加入 錫，并用石磨棒攪拌均勻，沖入氬氣將壓力升至80MPa ; 4、將反應(yīng)物直接用水冷銅模澆鑄成錠，制得銅鉻鋯錫合金，其化學(xué)成分質(zhì)量百分
比為:Cu :99. 545%， Cr :0. 12%， Zr :0. 046%， Sn :0. 20% ; 5、制得的合金鑄錠在850°C保溫4小時(shí)，進(jìn)行均勻化處理； 6、將鑄錠表面加工至無表面缺陷，直徑為120mm的圓柱體； 7、將此鑄錠熱擠壓成直徑為50mm的棒材； 8、在真空環(huán)境下使該合金棒材在85(TC保溫1. 5小時(shí)后淬水； 9、再冷拉拔至直徑10mm，加工變形量為96% ; 10、在320。C時(shí)效6小時(shí)。 按上述工藝制得的產(chǎn)品按GB/T10573-1989標(biāo)準(zhǔn)測試，測得抗拉強(qiáng)度為450MPa，延 伸率為13. 3X，按照國標(biāo)GB/T3048. 2-1994測試電導(dǎo)率為85% IACS。
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實(shí)施例3 1、制備銅_鉻中間合金和銅_鋯中間合金 在真空熔煉爐中將稱好的1. 2kg鉻原料至于坩堝底部，上面覆蓋8. 8kg銅原料加 熱熔化，并升溫至IIO(TC ，至銅完全熔化，升溫至1500°C以上，至鉻完全熔化，沖入氬氣將 壓力升至80MPa，直接在水冷銅模中澆注成錠，將鑄錠在85(TC保溫4小時(shí)使其成分均勻，由
此制得的銅-鉻中間合金化學(xué)成分質(zhì)量百分比為CU :88%， Cr :12% ; 在真空熔煉爐中將稱好的9. 2kg銅原料加熱熔化，并升溫至IIO(TC，至銅完全熔 化，升溫至135(TC加入0. 8kg鋯，迅速?zèng)_入氬氣將壓力升至0. 15MPa，待鋯完全溶解完全后， 直接在水冷銅模中澆注成錠，將鑄錠在85(TC保溫4小時(shí)使其成分均勻，由此制得的銅_鋯
中間合金化學(xué)成分質(zhì)量百分比為CU :92. 0%， Zr :8% ; 2、再稱取原料銅108. 010千克，銅_鉻中間合金2. 930千克，銅-鋯中間合金1. 153 千克，銀O. IIO千克； 3、在真空熔煉爐中先將稱好的銅溶化，并升溫至120(TC，至銅完全融化后，加入兩 種中間合金，升溫至140(TC，待中間合金也完全融化后加入銀，并用石磨棒攪拌均勻，沖入 氬氣將壓力升至80MPa ; 4、將反應(yīng)物直接用水冷銅模澆鑄成錠，制得銅鉻鋯銀合金，其化學(xué)成分質(zhì)量百分
比為:Cu :99%， Cr :0. 5%， Zr :0. 2%， Ag :0. 10% ; 5、制得的合金鑄錠在85(TC保溫4小時(shí)，進(jìn)行均勻化處理； 6、將鑄錠表面經(jīng)加工至無表面缺陷，直徑為120mm的圓柱體； 7、將此鑄錠熱擠壓成直徑為50mm的棒材； 8、在真空環(huán)境下使該合金棒材在92(TC保溫2小時(shí)后淬水； 9、加工過程中保證70%的冷加工變形量； 10、在45(TC時(shí)效3小時(shí)。 按上述工藝制得的產(chǎn)品按GB/T10573-1989標(biāo)準(zhǔn)測試，測得抗拉強(qiáng)度為510MPa，延
伸率為18. 6X，按照國標(biāo)GB/T3048. 2-1994測試電導(dǎo)率為95% IACS。 以上實(shí)施例是供理解本發(fā)明之用，并非是對本發(fā)明的限制，有關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員，
在權(quán)力要求所述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還可以作出多種變化或變形，所有等同的變化或變形
都應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種銅鉻鋯系合金，其特征在于所述銅鉻鋯系合金的組成和配比(質(zhì)量％)如下鉻0.1～0.5％、鋯0.046～0.2％、銀或錫0.05～0.2％，余量為銅。
2. —種銅鉻鋯系合金的制備方法，包括如下步驟(1) 按質(zhì)量百分比銅88 90. 24%、鉻9. 76 12%真空熔煉制得銅鉻中間合金，按質(zhì) 量百分比銅88 92%、鋯8 12%真空熔煉制得銅鋯中間合金；(2) 按照銅鉻鋯系合金的組成和配比(質(zhì)量％ )備料鉻當(dāng)量為0. 1 0. 5%的銅鉻中 間合金、鋯當(dāng)量為0. 046 0. 2%銅鋯中間合金、銀或錫0. 05 0. 2%，余量為純銅原料；(3) 在真空熔煉爐中將稱好的原料銅加熱熔化，并升溫至110(TC 120(TC，至銅完全 熔化，再加入銅鉻中間合金和銅鋯中間合金，升溫至1200°C 140(TC使熔化均勻；(4) 快速加入銀或錫后，用石磨棒攪拌均勻；(5) 通入氬氣至80MPa，水冷銅模直接澆鑄成鑄錠。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的銅鉻鋯系合金的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中，在 銅完全熔化后，先調(diào)整真空度至O. 1Pa以下，再加入銅鉻中間合金和銅鋯中間合金。
4. 一種銅鉻鋯系合金的加工方法，包括以下步驟a、 將合金鑄錠在85(TC保溫4小時(shí)，進(jìn)行均勻化處理；b、 將鑄錠表面加工至無表面缺陷，并經(jīng)擠壓、旋鍛、拉拔等方法加工至一定尺寸；c、 在850 95(TC條件進(jìn)行下1 2小時(shí)的固溶處理；d、 再經(jīng)過加工變形量70 % 98%的冷加工；e、 在320°C 580。C時(shí)效2 6小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種銅鉻鋯系合金及其制備和加工方法，屬于金屬材料領(lǐng)域。銅鉻鋯系合金的組成和配比(質(zhì)量％)為鉻0.1～0.5％、鋯0.046～0.2％、銀或錫0.05～0.2％，余量為銅。先在真空熔煉爐中制備銅鉻和銅鋯中間合金，再將中間合金與銅、銀、錫真空熔煉成銅鉻鋯系合金；合金鑄錠均勻化處理后，加工成棒材；在850～950℃條件進(jìn)行下1～2小時(shí)的固溶處理；并冷加工至加工變形量為70％～98％，再經(jīng)320℃～580℃時(shí)效2～6小時(shí)。本發(fā)明可以準(zhǔn)確控制合金的化學(xué)成分，制得的合金經(jīng)測試抗拉強(qiáng)度為450MPa～550MPa，電導(dǎo)率為85％～95％IACS，具有較高的強(qiáng)度和導(dǎo)電性。
文檔編號C22C1/03GK101717876SQ200910242478
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者尹向前, 李艷鋒, 米緒軍, 解浩峰, 高寶東 申請人:北京有色金屬研究總院