一種提高CuCr1、CuCr1Zr合金綜合性能的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高CuCr1、CuCr1Zr合金綜合性能的方法，對CuCr1(CuCr1Zr)產(chǎn)品進(jìn)行壓力下脈沖電流處理、固溶處理、分級時效，高溫區(qū)時效470℃～510℃，保溫0.5～4小時；然后降溫至中溫區(qū)430℃～450℃，保溫4～8小時；d.空冷至室溫，將處理后的合金產(chǎn)物進(jìn)行表面吹砂即可。本發(fā)明工藝簡單、操作方便、能源消耗低、所制得合金性能優(yōu)異，合金性能范圍廣，滿足各方面應(yīng)用的實際需求，與常規(guī)熱處理相比，室溫拉伸強(qiáng)度至少提高10％，各向異性至少降低10％。該工藝方法操作簡便，效果顯著，相比運(yùn)用微合金化改善合金微觀組織成分，節(jié)約成本，且易于在工業(yè)生產(chǎn)中實現(xiàn)。綜合效益明顯高于已報道的處理方法。
【專利說明】-種提高CuCrl、CuCrl Zr合金綜合性能的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于熱處理領(lǐng)域，特別涉及一種提高CuCrl、CuCrlZr合金綜合性能的方 法，即CuCrl (CuCrlZr)合金的抗拉強(qiáng)度，硬度以及電導(dǎo)等綜合性能的提高。

【背景技術(shù)】
[0002] CuCrl (CuCrlZr)合金由于強(qiáng)度高、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好，在電工、電子、電機(jī)行業(yè)得到 了廣泛的應(yīng)用。熱處理對這類合金的組織和性能的影響很大，一直是這類合金研究的重 點，也是實際批量生產(chǎn)時難以控制的環(huán)節(jié)。常規(guī)時效工藝可使其性能達(dá)到〇b彡400MPa、 σ 〇· 2彡320MPa、δ彡15%、HB彡110、導(dǎo)電率彡46Ms/m，可滿足絕大多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的性能 要求。
[0003] 隨著CuCrl (CuCrlZr)材料應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大和性能指標(biāo)要求的進(jìn)一步提高，必須 進(jìn)一步挖掘該系列材料的優(yōu)勢。經(jīng)分級時效可使性能比常規(guī)時效工藝?yán)煨阅芴岣?0? lOOMpa，電導(dǎo)率提高2?6Ms/m，布氏硬度提高10?20HB。分級時效優(yōu)點在于保證第二相 充分析出的同時又可以有效地抑制析出相的聚集和長大，從而保證電導(dǎo)率和室溫拉伸性能 進(jìn)一步提高，而硬度變化幅度不大，使析出性銅鉻系合金材料綜合性能進(jìn)一步提高，對生產(chǎn) 高端CuCrl或CuCrlZr材料具有重大的實際意義。由于CuCrl (CuCrlZr)合金材料較易發(fā) 生欠時效和過時效，本專利較好地解決這個問題。分級時效的應(yīng)用，優(yōu)化了熱處理工藝，保 證材料優(yōu)異的綜合性能。分級時效在同類沉淀析出類合金材料也有一定的借鑒作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于，通過熱處理工藝的優(yōu)化來提高CuCrl (CuCrlZr)合金的抗拉 強(qiáng)度，硬度以及電導(dǎo)率等綜合性能。
[0005] 本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：
[0006] -種提高CuCrl、CuCrlZr合金綜合性能的方法，其特征在于，它包括以下步驟：
[0007] a.采用CuCrl、CuCrlZr產(chǎn)品材料成分的重量百分比：Cr含量控制在0. 7?1. 3%， Zr含量控制在0?0. 3 %，其余為Cu ;
[0008] 對所述CuCrl (CuCrlZr)產(chǎn)品進(jìn)行壓力下脈沖電流處理，脈沖電流放電周 期10 μ s?800 μ s，最大峰值電流密度103?105A/mm2，單個脈沖的持續(xù)時間1 μ s? ΙΟΟΟΟμ s，壓力450MPa?600MPa，電流脈沖頻率范圍f = 1-500ΗΖ，處理時間范圍為5秒至 3小時；
[0009] b.將步驟a處理后的合金進(jìn)行固溶處理，固溶溫度為980°C?1010°C，固溶處理1 小時；隨后放入微波高溫爐爐腔，用真空泵將爐腔抽至真空度80-95MPa以內(nèi)；向所述微波 高溫爐爐腔內(nèi)通入N 2、H2混合保護(hù)氣體，調(diào)節(jié)微波高溫爐輸出功率，以40?45°C /min的升 溫速度加熱至1300?1400°C左右，保溫0. 5?2小時，關(guān)閉微波爐，所得產(chǎn)物隨爐冷卻至 510°C備用；
[0010] C.將步驟b所得產(chǎn)物分級時效，高溫區(qū)時效470°C?510°C，保溫0. 5?4小時； 然后降溫至中溫區(qū)430°C?450°C，保溫4?8小時；即固溶后進(jìn)行分級時效：高溫區(qū)時效進(jìn) 行短時間保溫；然后降溫至中溫區(qū)進(jìn)行長時間保溫，隨后空冷。
[0011] d.空冷至室溫，將處理后的合金產(chǎn)物進(jìn)行表面吹砂即可。
[0012] 優(yōu)選地，步驟d后將吹砂處理后合金件，置于真空熱處理爐內(nèi)，將爐內(nèi)抽真空至 80-95MPa，爐內(nèi)溫度升至450?460°C，保溫4?8個小時，所述合金隨爐冷卻至室溫即可。
[0013] 優(yōu)選地，所述步驟a的Cr含量控制在1. l%，Zr含量控制在0?0.3%。
[0014] 優(yōu)選地，采用分級時效。
[0015] 優(yōu)選地，步驟c后附加低溫區(qū)去應(yīng)力退火，即250°C?350°C，保溫2?4小時，以 去變形應(yīng)力和去時效析出應(yīng)力。如果對材料穩(wěn)定性或去內(nèi)應(yīng)力有較高要求，可附加低溫區(qū) 去應(yīng)力退火，即250°C?350°C，保溫2?4小時，以達(dá)到去變形應(yīng)力和去時效析出應(yīng)力的目 的。
[0016] 優(yōu)選地，步驟a的壓力脈沖電流處理之前進(jìn)行2-10%的預(yù)變形處理，隨后進(jìn)行 蠕變時效，其中蠕變溫度選取180°C?250°C，蠕變時間為1?5h，蠕變應(yīng)力為150MPa? 300MPa〇
[0017] 優(yōu)選地，步驟d后將吹砂處理后合金件，用丙酮清洗后，再置于真空熱處理爐內(nèi)， 將爐內(nèi)抽真空至80-95MPa，爐內(nèi)溫度升至450?460°C，保溫4?8個小時，所述合金隨爐 冷卻至室溫即可。
[0018] 優(yōu)選地，步驟d后將吹砂處理后合金件，用雙丙酮醇清洗后，再置于真空熱處理爐 內(nèi)，將爐內(nèi)抽真空至80-95MPa，爐內(nèi)溫度升至450?460°C，保溫4?8個小時，所述合金隨 爐冷卻至室溫即可。
[0019] 優(yōu)選地，步驟d后將吹砂處理后合金件，用雙丙酮醇超音波清洗后，再置于真空熱 處理爐內(nèi)，將爐內(nèi)抽真空至80-95MPa，爐內(nèi)溫度升至450?460°C，保溫4?8個小時，所述 合金隨爐冷卻至室溫即可。
[0020] 有益效果
[0021] 本發(fā)明解決了常規(guī)的CuCrl(CuCrlZr)熱處理發(fā)生欠時效和過時效的問題，在提 高CuCrl(CuCrlZr)合金的拉伸性能和電導(dǎo)率的同時，又能保證材料的硬度。本發(fā)明工藝簡 單、操作方便、能源消耗低、所制得合金性能優(yōu)異，合金性能范圍廣，高密度合金性能好，致 密度高，組織均勻，適于工業(yè)化生產(chǎn)，滿足各方面應(yīng)用的實際需求，與常規(guī)熱處理相比，室溫 拉伸強(qiáng)度至少提高10%，各向異性至少降低10%。該工藝方法操作簡便，效果顯著，相比運(yùn) 用微合金化改善合金微觀組織成分，節(jié)約成本，且易于在工業(yè)生產(chǎn)中實現(xiàn)。綜合效益明顯高 于已報道的處理方法。

【具體實施方式】
[0022] 實施例1
[0023] 離心鑄造 CuCrl產(chǎn)品：Cr含量控制為0. 7%，步驟如下：
[0024] a.采用CuCrl、CuCrlZr產(chǎn)品材料成分的重量百分比：Cr含量控制在0. 7%，Zr含 量控制在0. 1%，其余為Cu ;
[0025] 對所述CuCrl (CuCrlZr)產(chǎn)品進(jìn)行壓力下脈沖電流處理，脈沖電流放電周 期10 μ s?800 μ s，最大峰值電流密度103?105A/mm2，單個脈沖的持續(xù)時間1 μ s? ΙΟΟΟΟμ S，壓力450MPa?600MPa，電流脈沖頻率范圍f = 1Hz，處理時間范圍為5秒；電流 引起溫升，引起材料發(fā)生相變，提高合金的導(dǎo)電率。
[0026] b.將步驟a處理后的合金進(jìn)行固溶處理，固溶溫度為980°C°C，固溶處理1小時； 隨后放入微波高溫爐爐腔，用真空泵將爐腔抽至真空度80MPa以內(nèi)；向所述微波高溫爐爐 腔內(nèi)通入N 2、H2混合保護(hù)氣體，調(diào)節(jié)微波高溫爐輸出功率，以40?45°C /min的升溫速度加 熱至1300°C左右，保溫0. 5?2小時，關(guān)閉微波爐，所得產(chǎn)物隨爐冷卻至510°C備用；
[0027] c.將步驟b所得產(chǎn)物分級時效，高溫區(qū)時效470°C?510°C，保溫0. 5?4小時； 然后降溫至中溫區(qū)430°C，保溫4小時；即固溶后進(jìn)行分級時效：高溫區(qū)時效進(jìn)行短時間保 溫；然后降溫至中溫區(qū)進(jìn)行長時間保溫，隨后空冷。
[0028] d.空冷至室溫，將處理后的合金產(chǎn)物進(jìn)行表面吹砂即可。
[0029] 得到的產(chǎn)品與常規(guī)時效工藝制備的合金的性能對比如下表1 :
[0030] 表1本發(fā)明與常規(guī)時效工藝制備的合金的性能對比
[0031]

【權(quán)利要求】
1. 一種提高CuCrUCuCrlZr合金綜合性能的方法，其特征在于，它包括以下步驟： a. 采用CuCrl、CuCrlZr產(chǎn)品材料成分的重量百分比：Cr含量控制在0. 7?1. 3%，Zr 含量控制在〇?〇. 3 %，其余為Cu ; 對所述CuCrl (CuCrlZr)產(chǎn)品進(jìn)行壓力下脈沖電流處理，脈沖電流放電周期10 μ s? 800μ s，最大峰值電流密度103?105A/mm2,單個脈沖的持續(xù)時間1μ s?ΙΟΟΟΟμ s，壓力 450MPa?600MPa，電流脈沖頻率范圍f = 1-500ΗΖ，處理時間范圍為5秒至3小時； b. 將步驟a處理后的合金進(jìn)行固溶處理，固溶溫度為980°C?10KTC，固溶處理1小 時；隨后放入微波高溫爐爐腔，用真空泵將爐腔抽至真空度80-95MPa以內(nèi)；向所述微波高 溫爐爐腔內(nèi)通入N 2、H2混合保護(hù)氣體，調(diào)節(jié)微波高溫爐輸出功率，以40?45°C /min的升溫 速度加熱至1300?1400°C，保溫0. 5?2小時，關(guān)閉微波爐，所得產(chǎn)物隨爐冷卻至510°C備 用； c. 將步驟b所得產(chǎn)物分級時效，高溫區(qū)時效470°C?510°C，保溫0. 5?4小時；然后 降溫至中溫區(qū)430°C?450°C，保溫4?8小時； d. 空冷至室溫，將處理后的合金產(chǎn)物進(jìn)行表面吹砂即可。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高CuCrl、CuCrlZr合金綜合性能的方法，其特征在于： 步驟d后將吹砂處理后合金件，置于真空熱處理爐內(nèi)，將爐內(nèi)抽真空至80-95MPa，爐內(nèi)溫度 升至450?460°C°C，保溫4?8個小時，所述合金隨爐冷卻至室溫即可。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高CuCrl、CuCrlZr合金綜合性能的方法，其特征在于： 所述步驟a的Cr含量控制在1. 1 %，Zr含量控制在0?0. 3 %。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高CuCrl、CuCrlZr合金綜合性能的方法，其特征在于： 采用分級時效。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高CuCrl、CuCrlZr合金綜合性能的方法，其特征在于： 步驟c后附加低溫區(qū)去應(yīng)力退火，即250°C?350°C，保溫2?4小時，以去變形應(yīng)力和去時 效析出應(yīng)力。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高CuCrl、CuCrlZr合金綜合性能的方法，其特征在于： 步驟a的壓力脈沖電流處理之前進(jìn)行2-10 %的預(yù)變形處理，隨后進(jìn)行蠕變時效，其中蠕變 溫度選取180°C?250°C，蠕變時間為1?5h，蠕變應(yīng)力為150MPa?300MPa。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的一種提高CuCrl、CuCrlZr合金綜合性能的方法，其特征在 于：步驟d后將吹砂處理后合金件，用丙酮清洗后，再置于真空熱處理爐內(nèi)，將爐內(nèi)抽真空 至80-95MPa，爐內(nèi)溫度升至450?460°C，保溫4?8個小時，所述合金隨爐冷卻至室溫即 可。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的一種提高CuCrl、CuCrlZr合金綜合性能的方法，其特征在 于：步驟d后將吹砂處理后合金件，用雙丙酮醇清洗后，再置于真空熱處理爐內(nèi)，將爐內(nèi)抽 真空至80-95MPa，爐內(nèi)溫度升至450?460°C，保溫4?8個小時，所述合金隨爐冷卻至室 溫即可。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高CuCrl、CuCrlZr合金綜合性能的方法，其特征在于： 步驟d后將吹砂處理后合金件，用雙丙酮醇超音波清洗后，再置于真空熱處理爐內(nèi)，將爐內(nèi) 抽真空至80-95MPa，爐內(nèi)溫度升至450?460°C，保溫4?8個小時，所述合金隨爐冷卻至 室溫即可。
【文檔編號】C22F1/08GK104046834SQ201410273663
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】韓愛紅, 仝玉萍, 武宗良 申請人:華北水利水電大學(xué)