一种高强高导CuCr铜中间合金及其制备方法技术

本发明专利技术属于铜铬合金领域，具体涉及一种高强高导CuCr铜中间合金及其制备方法。包括如下步骤：步骤(1)：选择阴极电解纯铜和铬作为原材料，其中铬的质量百分比为15wt％

【技术实现步骤摘要】
一种高强高导CuCr铜中间合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于铜铬合金领域，具体涉及一种高强高导CuCr铜中间合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]铜基形变原位纤维增强复合材料是一类具有优良综合性能的高强高导材料，在高速电气化机车接触导线、超大规模引线框架、大功率真空断路器中的真空触头等领域具有较好的应用前景。铜基合金作为性价比高的导体材料，目前已开发出了纤维增强的Cu
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Fe，Cu
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Nb和Cu
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Ag合金等，以满足工业各方面的需求。但遗憾的是尽管Cu
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Fe与Cu
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Nb合金有较高的强度，但其导电性偏低的问题没有得到解决。Cu
‑
Ag合金虽然有着不错的高强和不低的导电性，但其过高的成本，让其没有办法大规模的应用到工业中。
[0003]Cu
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Cr形变铜基原位纤维增强复合材料(简称Cu
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Cr合金)与Cu
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Ag合金相比，具有较高的性价比而备受关注。研究发现，通过添加第三组元可以提高Cu
‑
Cr(Cr的质量分数一般在8％～20％)系合金的综合性能。目前，被报道的应用于Cu
‑
Cr系合金的三元合金化元素有Ti，Ag，Co，Mo，Zr等,但第三组元的加入，会进一步破环铜基体的连续性，从使得合金导电性能下降。所以，我们通过向铜中加入大量的铬来提升材料的力学性能，旋锻和轧制让材料进行多维度高速应变加工，并用合适热处理方式，让铜基体中过量的铬分布更加均匀、更加具有取向性、形成细小长条纤维状，让电子更加便于在基体中移动。让材料在提升力学性能的同时也提升其导电性能。
[0004]高强度和高导电性在铜基合金的研发和制备中一直都是一对矛盾的参数，这个问题困扰了大部分的从事相关研究的人员。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种成本低高强高导铜铬合金及其制备方法，所制备的铜铬合金强度高，导电性优秀，成本相对较低，且具有良好的组织均匀行和较好的应用前景。
[0006]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种高强高导CuCr铜中间合金的制备方法，包括如下步骤：
[0007]步骤(1)：选择阴极电解纯铜和铬作为原材料，其中铬的质量百分比为15wt％
±
1％；
[0008]步骤(2)：采用真空中频感应炉熔炼，在真空环境下制备铸态铜铬合金；
[0009]步骤(3)：对铸态铜铬合金进行固溶处理和车削加工，制备得到铜铬合金棒材；
[0010]步骤(4)：将铜铬合金棒材进行总应变量为3
±
0.2的旋锻和中间时效后，然后进行加工变形率为70％
±
2％的轧制，最后进行终时效处理得到高强高导的铜铬中间合金。
[0011]进一步的，步骤(1)中阴极电解纯铜的纯度99.99％以上，铬的纯度大于99.5％。
[0012]进一步的，步骤(2)具体为：真空中频感应炉熔炼过程中溶液升温至1250℃～1300℃保温熔炼1～2H，然后将其注入石墨圆柱形铸铁锭模中缓慢冷却至室温，得到铸态棒状铜
铬中间合金。
[0013]进一步的，步骤(3)具体为：中对棒状铜铬中间合金先在1000℃
±
20℃的马沸炉中保温2H进行固溶处理，然后在室温下进行车削加工，得到棒状铜铬合金。
[0014]进一步的，步骤(4)具体过程为：
[0015]步骤(41)：将铜铬合金棒材进行连续旋锻至应变量2
±
0.2，然后置于马沸炉中，以8～10℃/min的升温速率至450
°±
20℃后保温1H，后在空气中冷却至室温；
[0016]步骤(42)：将铜铬合金棒材继续进行连续旋锻至应变量3
±
0.2；
[0017]步骤(43)：将应变量为3
±
0.2的铜铬合金棒材进行轧制，轧制的加工变形率为70％
±
2％；
[0018]步骤(44)：将轧制好的铜铬合金放于马沸炉中，以8～10℃/min的升温速率升温至450℃
±
20℃后，保温0.5H，然后将其置于空气中冷却至室温。
[0019]进一步的，步骤(42)的旋锻具体为：
[0020]应变量<2时，每道次下压量为0.6～0.8mm；
[0021]2<应变量<3时，每道次下压量为0.6～0.8mm；
[0022]当应变量为3
±
0.2时，对铜铬合金进行轧制，每道次下压1mm，道次变形量15％～20％。
[0023]一种高强高导CuCr铜中间合金，采用上述的方法制备。
[0024]本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：
[0025](1)本专利技术通过技术有优化，将旋锻和轧制两种工艺有机结合，最大限度的保证合金晶粒组织的均匀性，通过向铜中加入大量的铬来提升材料的力学性能，旋锻和轧制让材料进行多维度高速应变加工，并用合适热处理方式，让铜基体中原本颗粒状的铬被沿着同一方向拉成纤维状，减少了铜基体中过量的铬割切铜基体而带来的负面影响，并且让铬的分布更加均匀、更加具有取向性、形成细小长条纤维状，让电子更加便于在基体中移动。让材料在提升力学性能的同时也提升其导电性能；该方法可以稳定的投入工业生产之中，效率高、成品率也高的同时，其成本相对较低。
[0026](2)铜铬合金强度高，导电性好，合理发挥铜铬合金的强化作用并保持材料整体的导电率，能很好的满足各种工业环境对其的性能要求。
[0027](3)本专利技术所提供的生产步骤简单，易于操作，可以适用大规模工业化生产之中，且组织均匀不容易断裂，成本率高的同时成本较低；因此，本专利技术所述的高强高导铜铬合金的制备方法具有优越的工业应用价值和市场潜力。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例1制备的Cu15Cr拉伸曲线。
[0029]图2为本专利技术实施例1制备的Cu15Cr终时效TEM图。
[0030]图3为本专利技术实施例1制备的Cu15Cr终时效SEM图。
[0031]图4为本专利技术实施例1制备的Cu15Cr终时效Cu能谱图。
[0032]图5为本专利技术实施例1制备的Cu15Cr终时效Cr能谱图。
具体实施方式
[0033]下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。
[0034]本专利技术公开了一种高强高导铜铬合金及其制备方法，高强度高导电率铜铬合金以电解纯铜和质量分数大于99.5％的工业纯为原料，铜和铬的共同含量为99.995wt％，Cr：15wt％
±
1％，氧、硫及其不可避免杂质含量之和不超过10ppm。采用真空中频感应炉熔炼，在真空环境下制备铸态铜铬合金；对铸态铜铬合金进行固溶处理，温度为1000℃
±
20℃保温2H。之后进行车本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强高导CuCr铜中间合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)：选择阴极电解纯铜和铬作为原材料，其中铬的质量百分比为15wt％
±
1％；步骤(2)：采用真空中频感应炉熔炼，在真空环境下制备铸态铜铬合金；步骤(3)：对铸态铜铬合金进行固溶处理和车削加工，制备得到铜铬合金棒材；步骤(4)：将铜铬合金棒材进行总应变量为3
±
0.2的旋锻和中间时效后，然后进行加工变形率为70％
±
2％的轧制，最后进行终时效处理得到高强高导的铜铬中间合金。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中阴极电解纯铜的纯度99.99％以上，铬的纯度大于99.5％。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)具体为：真空中频感应炉熔炼过程中溶液升温至1250℃～1300℃保温熔炼1～2H，然后将其注入石墨圆柱形铸铁锭模中缓慢冷却至室温，得到铸态棒状铜铬中间合金。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(3)具体为：中对棒状铜铬中间合金先在1000℃
±
20℃的马沸炉中保温2H进行固溶处理，然后在室温下进行车削加工，得到棒状铜铬合金。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵永好，谭海波，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：