一种耐高温CuCrNb合金的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐高温CuCrNb合金的制备方法，包括以下步骤：S1、CuCrNb合金粉通过等离子旋转气雾化法制备，得到气雾化CuCrNb合金粉；S2、将步骤S1所制备的气雾化CuCrNb合金粉根据所设计重量进行称重，称重后装入石墨模具中，根据烧结工艺进行烧结，得到烧结样块；S3、将烧结样块进行热轧处理，得到CuCrNb合金热轧样板；S4、将CuCrNb合金热轧样板进行时效处理，得到CuCrNb合金。本发明专利技术加工工艺简单，可操作性强，在高温环境下相较于目前的高强高导铜合金具有更好的导电性能及强度，其耐高温软化能力突出，在高温应用领域具发挥巨大作用。在高温应用领域具发挥巨大作用。在高温应用领域具发挥巨大作用。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温CuCrNb合金的制备方法


[0001]本专利技术涉及铜合金制备
，具体是涉及一种耐高温CuCrNb合金的制备方法。

技术介绍

[0002]高强高导铜合金因其优异的性能，被广泛应用于各种高科技领域中，如集成电路引线框架，高速铁路接触网电缆，核聚变散热材料等。高强高导铜合金的强化方机制主要有以下两种：(1)固溶强化铜合金，如Cu
‑
Sn，Cu
‑
Ag，Cu
‑
Mg合金等；(2)沉淀强化铜合金，如Cu
‑
Cr，Cu
‑
Fe
‑
P，Cu
‑
Ni
‑
Si合金等。因基体中固溶原子的影响，固溶强化铜合金很难同时实现高强度与高导电性。相比之下，沉淀强化铜合金因Orowan强化机制的贡献，以及时效后固溶原子从基体中析出，可以提高合金的强度与导电性，因此具有更好的性能。
[0003]然而，随着航空航天领域的快速发展，对铜合金的性能提出了更严苛的要求，不仅需具有良好的导电，导热性能，还需要具有优异的耐高温性能等。Cu
‑
Cr合金是典型的沉淀强化铜合金，因时效后Cr的沉淀析出，具有优异的综合性能。但在高温下，因其组织快速粗化，从而导致抗软化能力差，限制了其应用的领域与范围。加入Zr元素，虽可将合金的抗软化温度提高至500℃，但随着温度的提高，其强度急剧下降。
[0004]有报道称，Cu
‑
Cr合金中加入Nb后，能抑制Cu
‑
Cr合金的催化；Cu
‑
Nb二元体系中无中间化合物的生成，同时室温下Nb在Cu中的固溶度很低。而Cr与Nb在Cu
‑
Cr合金中仅能形成Laves相Cr2Nb。Cr2Nb在1700℃以下是稳定的，且不溶于固态Cu中。形成的Cr2Nb强化相可细化晶粒尺寸，从而进一步提高铜合金的强度。因此，CuCrNb作为一种新型耐高温铜合金，在各个领域中，尤其在高温环境中，具有非常大的发展潜力，可进一步的拓展铜合金的应用领域与范围。
[0005]目前很多发达国家已开发出该种材料并广泛应用于航空航天领域，并对相关技术进行了技术封锁。因此，我们急需攻克该技术难题，制备一种新型的耐高温CuCrNb合金为航空航天领域的发展做出贡献。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种耐高温CuCrNb合金的制备方法。
[0007]本专利技术的技术方案是：一种耐高温CuCrNb合金的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1、等离子旋转气雾化制备CuCrNb合金粉
[0009]CuCrNb合金粉通过等离子旋转气雾化法制备，将制备的CuCrNb合金电极棒装配到进给装置中，在高真空氩气氛围下，将合金熔化并通过高速旋转制备合金粉末，得到气雾化CuCrNb合金粉；
[0010]S2、放电等离子烧结
[0011]将步骤S1所制备的气雾化CuCrNb合金粉根据所设计重量进行称重，称重后装入石墨模具中，根据烧结工艺进行烧结，得到烧结样块；
[0012]S3、热轧处理
[0013]将烧结样块在温度800
‑
900℃下保温30
‑
50min，保温时间到后进行热轧处理，单道次轧制变形量53％，得到CuCrNb合金热轧样板；
[0014]S4、时效处理
[0015]按照温度400
‑
500℃，保温时间3
‑
5h，将CuCrNb合金热轧样板进行时效处理，保温时间到后随炉冷却，得到CuCrNb合金。
[0016]进一步地，所述步骤S1中等离子旋转气雾化法制备CuCrNb合金粉具体是将CuCrNb合金铸锭加工为CuCrNb合金电极棒，通过与等离子旋转雾化制粉设备的进给装置配合，在高真空氩气氛围下加热熔化，同时高速旋转，最终通过筛分得到＜50μm及50
‑
150μm两种规格的球形粉末，采用等离子旋转气雾化制备CuCrNb合金粉，其所制备的粉末球形度高，从而在后续烧结制备中获取更优性能的CuCrNb合金，并且通过两种规格球形粉末的掺杂混合，能够有效提高粉末烧结后烧结样块的致密度。
[0017]进一步地，所述步骤S2中气雾化CuCrNb合金粉根据所设计重量按照质量百分比为：3wt.％铬，2.5wt.％铌，余量铜，采用上述CuCrNb合金粉的质量配比，其所制备的CuCrNb合金均有更优良的导电率及使用效果。
[0018]进一步地，所述步骤S1等离子旋转气雾化法制备粉末的制备参数为：转速13000
‑
18000r/min，电流2400
‑
2600A，进给速度1.2
‑
1.6mm/s，氧含量0.55
‑
0.60ppm，通过上述制备参数能够稳定获得球形度高，且粒度在＜50μm及50
‑
150μm两种规格的球形粉末。
[0019]进一步地，所述步骤S2放电等离子烧结中所述石墨模具直径为粉量176g，所述烧结工艺为：烧结压力45
‑
60bar，烧结温度700
‑
1100℃，保温时间3
‑
8min，真空度0.5
‑
0.8bar，通过上述烧结工艺，可以制备获得致密度＞99.5％的烧结样块。
[0020]更进一步地，所述烧结工艺具体为：烧结开始以压力55
±
0.5bar加压持续10min，随后降压至45
±
0.5bar进行稳压烧结处理，烧结结束前3min升压至压力60
±
0.5bar直至烧结结束，在烧结处理中，通过改变烧结压力进行烧结处理，能够根据烧结阶段的持续进行增强烧结处理得到的烧结样块致密度以及导电率等性能。
[0021]更进一步地，其特征在于，所述烧结工艺的烧结温度根据烧结压力变化曲线进行动态调节，其中，温度随着压力变化曲线进行动态调节满足以下公式，具体为：
[0022][0023]其中，C表示烧结温度，P表示烧结压力，Pv表示真空度，j表示常数，取值为2。根据试验发现，通过随着烧结压力变化曲线进行温度的动态调节，能够使CuCrNb合金粉在对应烧结压力条件下保持较优的烧结温度区间，从而使所制备CuCrNb合金的导电率等性能显著提升。
[0024]进一步地，所述步骤S2放电等离子烧结中所获得的烧结样块致密度＞99.5％。
[0025]本专利技术的有益效果是：本专利技术耐高温CuCrNb合金的制备方法，其生产的CuCrNb合金，加工工艺简单，可操作性强，在高温环境下相较于目前的高强高导铜合金，如CuCrZr合金，具有更好的导电性能及强度；尤其耐高温软化能力突出，在高温环境下发挥出优异的性能，可代替传统高强高导铜合金，在高温应用领域具发挥巨大作用，如可作为火箭发动机燃
烧室内衬材料等。
附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温CuCrNb合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、等离子旋转气雾化制备CuCrNb合金粉CuCrNb合金粉通过等离子旋转气雾化法制备，将制备的CuCrNb合金电极棒装配到进给装置中，在高真空氩气氛围下，将合金熔化并通过高速旋转制备合金粉末，得到气雾化CuCrNb合金粉；S2、放电等离子烧结将步骤S1所制备的气雾化CuCrNb合金粉根据所设计重量进行称重，称重后装入石墨模具中，根据烧结工艺进行烧结，得到烧结样块；S3、热轧处理将烧结样块在温度800
‑
900℃下保温30
‑
50min，保温时间到后进行热轧处理，单道次轧制变形量53％，得到CuCrNb合金热轧样板；S4、时效处理按照温度400
‑
500℃，保温时间3
‑
5h，将CuCrNb合金热轧样板进行时效处理，保温时间到后随炉冷却，得到CuCrNb合金。2.根据权利要求1所述的一种耐高温CuCrNb合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中等离子旋转气雾化法制备CuCrNb合金粉具体是将CuCrNb合金铸锭加工为CuCrNb合金电极棒，通过与进给装置配合，在高真空氩气氛围下加热熔化，同时高速旋转，最终通过筛分得到＜50μm及50
‑
150μm两种规格的球形粉末。3.根据权利要求1所述的一种耐高温CuCrNb合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中气雾化CuCrNb合金粉根据所设计重量按照质量百分比为：3wt.％铬，2.5wt.％铌，余量铜。4.根据权利要求1所述的一种耐高温CuCrNb合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S1等离子旋转气雾化法制备粉末的制备参数为：转速13000
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛雨杰，马明月，王聪利，庾高峰，
申请(专利权)人：陕西斯瑞新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：