一种新型Cu-Fe-C合金及其制备方法技术

一种新型Cu‑Fe‑C合金及其制备方法，属于Cu‑Fe系合金制备技术领域。特征是所述新型Cu‑Fe‑C合金的组分按质量百分比，Cu的含量为85~90wt%，Fe‑C的含量为10~15wt%，Fe‑C中C的含量为2wt%。制备方法是将纯度为99.7%铜放入电炉中熔炼；待被加热的铜全部溶化，向铜溶液中添加Fe‑2wt%C原料母合金，继续加热;待炉中合金全部熔化均匀，在1550℃~1650℃保温2~3分钟；关闭电源，将熔炼后的熔液浇入内径为8mm~12mm黄铜模具中，浇铸温度为1450℃~1600℃；空冷。优点是实现了亚稳不混溶Cu‑Fe合金的均质化凝固，提高了该合金的综合性能，得到的铸态合金的抗拉强度为430~520MPa，导电率为40~60%IACS，硬度为80~110HV，且制备方法简单易操作，成本低，易推广。

A New Type of Cu-Fe-C Alloy and Its Preparation Method

A new type of Cu_Fe_C alloy and its preparation method belong to the technical field of preparation of Cu_Fe alloys. The characteristics are that the composition of the new type of Cu Fe C alloy is 85-90 wt% in mass percentage, 10-15 wt% in Fe C and 2 wt% in Fe C. The preparation method is to melt 99.7% copper in an electric furnace, melt all the copper to be heated, add Fe_2wt%C raw material master alloy to the copper solution, and continue to heat; all the alloys in the furnace are melted uniformly, holding for 2-3 minutes at 1550 ~1650 (?) C; turn off the power supply, pour the melted liquid into the brass mould with inner diameter of 8mm~12mm, casting temperature is 1450 (?) to 1600 (?) and air-cooled. The advantages are that homogenization and solidification of metastable and immiscible Cu Fe alloy are realized, and the comprehensive properties of the alloy are improved. The tensile strength of as-cast alloy is 430-520 MPa, conductivity is 40-60% IACS and hardness is 80-110 HV. The preparation method is simple and easy to operate, low cost and easy to popularize.

【技术实现步骤摘要】
一种新型Cu-Fe-C合金及其制备方法
本专利技术属于Cu-Fe系合金制备
，具体涉及一种新型Cu-Fe-C合金及其制备方法。
技术介绍
随着高科技的发展，众多新兴
，如高速铁路接触网、机器人布线导体、电器工程开关断桥等，对高性能铜合金产品需求日益迫切。特别是随着轨道交通的飞速发展，像磁悬浮等新型交通工具的出现，对材料的导电性、耐磨性和材料寿命等方面提出了更高的要求。铜与铜基材料在导电性、合金寿命和费用等方面具有相当的竞争力，故通过改善材料成分和工艺，研制高导电高耐磨铜基材料已成为铜合金研究发展的方向。Cu-Fe系合金因具有优良综合性能及低廉成本等特点，受到了许多研究者的广泛关注。然而，该合金系由于在冷却时进入亚稳不混溶间隙将发生液相分离，致使Cu-Fe合金凝固组织在宏观尺度上表现出相分离或组分偏析，这在很大程度上限制了这类合金的应用。申请号为201810260002.2的专利申请是一种Cu-Fe-C系合金及其制备方法，该专利申请所得到的铸态合金其抗拉强度为410～470MPa，导电率为30～50％IACS范围内，这限制了该合金的应用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种新型Cu-Fe-C合金及其制备方法，可有效克服现有技术存在的缺点。本专利技术是这样实现的，其特征在于：一种新型Cu-Fe-C合金，其组分按质量百分比是：Cu的含量为85～90wt％，Fe-C的含量为10～15wt％，Fe-C中C的含量为2wt％，在Cu-Fe-C合金的凝固组织中FeC相粒子均匀弥散分布在富Cu基体中。所述新型Cu-Fe-C合金的制备方法是：①将纯度为99.9％铜放入电炉中熔炼；②待被加热的铜全部溶化后，向铜溶液中添加Fe-2wt％C原料母合金，继续加热，待炉中合金全部熔化均匀，在1550℃～1650℃保温2～3分钟；③关闭电源，将熔炼后的熔液浇入内径为8mm～12mm黄铜模具中，浇铸温度为1450℃～1600℃；④空冷。本专利技术优点及积极效果：①本专利技术利用在Cu-Fe合金中添加微量C元素，实现了亚稳不混溶Cu-Fe合金的均质化凝固，提高了该合金的综合性能，如抗拉强度为430～520MPa，导电率为40～60％IACS，硬度为80～110HV。②本专利技术的制备方法简单易操作，且成本低，易推广。③本专利技术利用向Cu-Fe合金添加第三组元C的方法，实现了控制亚稳不混溶Cu-Fe合金的液-液相变行为，制备出了富Fe相以粒子形式均匀分布于富Cu基体的Cu-Fe复相材料。附图说明图1为Cu-10wt％(Fe-2wt％C)合金和Cu-15wt％(Fe-2wt％C)合金的微观组织，其中：(a)为添加了10wt％(Fe-2wt％C)合金，图中基体为富Cu相，均匀分布的粒子为FeC相；(b)为添加了15wt％(Fe-2wt％C)，图中基体为富Cu相，均匀分布的粒子为FeC相。具体实施方式实施例1：本实例制备的合金为Cu-10wt％(Fe-2wt％C)合金，即合金中Fe-C的含量为10wt％，Fe-C中C的含量为2wt％，Cu的含量为90wt％。其具体制备方法如下：①将纯度为99.9％的Cu放入高频感应炉内熔炼；②待Cu溶化后，向Cu溶液中加入含量为10wt％的Fe-2wt％C原料母合金，继续加热待合金全部溶化，在1550℃保温2分钟；③关闭电源，将熔液注入内径为10mm的黄铜模具，浇铸温度为1450℃；④空冷。图1(a)所示为该实施例中添加了10wt％(Fe-2wt％C)合金的微观组织。实施例2：本实例制备的合金为Cu-15wt％(Fe-2wt％C)合金，即合金中Fe-C的含量为15wt％，Fe-C中C的含量为2wt％，Cu的含量为85wt％。其具体制备方法如下：①将纯度为99.9％的Cu放入高频感应炉内熔炼；②待Cu溶化后，向Cu溶液中加入含量为15wt％的Fe-2wt％C原料母合金，继续加热待合金全部溶化，在1650℃保温2分钟；③关闭电源，将熔液注入内径为10mm的黄铜模具，浇铸温度为1550℃；④空冷。图1(b)所示为该实施例中添加了15wt％(Fe-2wt％C)合金的微观组织。表1所示为本专利申请实施例1、2和对比申请号为201810260002.2的专利实施例11的性能结果。表1。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型Cu‑Fe‑C合金，其特征在于：按质量百分比，Cu的含量为85‑90wt%, Fe‑C的含量为10‑15wt%，Fe‑C中C的含量为2wt%，在所述新型Cu‑Fe‑C合金的凝固组织中FeC相粒子均匀弥散分布在富Cu基体中。

【技术特征摘要】
1.一种新型Cu-Fe-C合金，其特征在于：按质量百分比，Cu的含量为85-90wt%,Fe-C的含量为10-15wt%，Fe-C中C的含量为2wt%，在所述新型Cu-Fe-C合金的凝固组织中FeC相粒子均匀弥散分布在富Cu基体中。2.一种新型Cu-Fe-C合金的制备方法是：①将...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊婷，郝维新，林金保，陈慧琴，王宥宏，马腾，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：山西,14