本发明专利技术提供了同时提高增材制造CuCrZr合金强度和电导率的方法，属于增材制造技术领域，包括以下步骤：步骤S1，采用增材制造技术制备无缺陷高致密度CuCrZr合金；步骤S2，将马弗炉或真空热处理炉升温至460～700℃，将无缺陷高致密度CuCrZr合金置于炉中，保温时间为0.5～12h，热处理气氛为空气、真空或者氩气；步骤S3，待到额定保温时间后，将热处理后的无缺陷高致密度CuCrZr合金冷却，得到高强度和电导率的CuCrZr合金。本发明专利技术提出的热处理方法仅采用一次热处理，目的在于保证试样具有胞状位错结构的同时，析出更高数量的细小颗粒，进而保证试样具有最佳强度和电导率组合。试样具有最佳强度和电导率组合。试样具有最佳强度和电导率组合。
【技术实现步骤摘要】
同时提高增材制造CuCrZr合金强度和电导率的方法
[0001]本专利技术属于增材制造
，特别涉及一种同时提高增材制造CuCrZr合金强度和电导率的方法。
技术介绍
[0002]增材制造(additive manufacturing，AM)，也被称为3D打印，是一种以近净成形方式制备复杂结构件的工艺体系。激光粉末床熔融技术(laser powder bed fusion，LPBF)作为增材制造技术的一种，其特征为高能量热源直接作用于材料，并按照特定策略逐层熔化凝固成形。LPBF制备试样的主要流程为：1)构建预设构件和/或支撑结构的CAD模型，将构件CAD模型切片成一定厚度和数量的平面层，导出模型的每一层数据；2)根据预先指定的金属材料确定LPBF工艺参数、扫描策略和特定的机器配置，并构建打印文件；3)通过铺粉部件将金属粉末按照平面层的厚度均匀地铺在基板上；4)激光依据设定的扫描策略作用于第一层特定区域的金属粉末，使其熔化和凝固；5)基板按照一层平面层的厚度向下移动，再进行铺粉形成第二层粉末层；6)循环激光打印、铺粉和打印过程以实现构件的制备。激光提供的能量和温度足以穿透单层粉末层，所以每一层粉末间均能实现熔合，从而确保构件的制备。
[0003]铜合金由于具有导电性高、导热率优异、耐磨性强、力学性能良好和机械加工性优异等特点，因此被广泛用于电气、航空航天、国防工业和机械制造等领域。随着工业高质发展和科技高效创新，铜合金的性能要求也愈加严苛，具体而言，在保持铜合金高导电率的同时需要提高其力学性能，这是目前铜合金的主要研究方向。CuCrZr合金是一种常见的固溶时效强化型高强高导铜合金，具有强度高、硬度高、导热性能优良和耐辐照性良好等性能，可用作铁路轨道接触线、集成电路引线框架、结晶器内衬和电阻焊电极。一般而言，铜合金的强度和导电率间存在矛盾，即提高合金强度的代价是牺牲其电导率。与传统熔炼铸造工艺特点不同，LPBF技术具有高冷却速率和局部熔化凝固等特征，这必然使得LPBF制备CuCrZr合金具有独特微观组织和性能。高冷却速率对LPBF制备CuCrZr合金具有类似于固溶淬火的效应，使其呈现过饱和固溶状态，进而导致试样具有低电导率。此外，LPBF制备CuCrZr合金中也会具有激光增材制造合金常见的微观组织特征，如位错缠绕边界的胞状亚晶结构。LPBF制备合金的相对密度为97.65～99.8％，强度为210～305MPa，硬度为70～120HV，电导率为15～20％IACS(International Annealed Copper Standard，IACS)。LPBF制备CuCrZr合金的导电和机械性能远低于传统工艺制备的铜合金，其中电导率没有达到20％IACS的行业使用标准。综上，LPBF制备CuCrZr合金具有较低的强度和电导率。并且在相关专利中并没有提及如何同时提高增材制造无缺陷CuCrZr合金强度和电导率的热处理方法。因此，有必要开发和优化相关热处理工艺以综合提升CuCrZr合金性能。基于此，本专利技术开发的增材制造CuCrZr合金的热处理方法具有非常重要的工程意义，有效填补了这一空白领域。
技术实现思路
[0004]本专利技术针对现有技术中存在的增材制造CuCrZr合金低强度和低电导率的技术问题，提供一种同时提高增材制造CuCrZr合金强度和电导率的方法，可以保证试样中胞状亚晶结构稳定存在，避免基体晶粒粗化，且实现细小析出颗粒均匀分布在基体中，进而同时提高增材制造CuCrZr合金的强度和电导率，实现强度和电导率的良好匹配。
[0005]本专利技术采用的技术方案是：同时提高增材制造CuCrZr合金强度和电导率的方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S1，采用增材制造技术制备无缺陷高致密度CuCrZr合金；
[0007]步骤S2，将马弗炉或真空热处理炉升温至460～700℃，将步骤S1中得到的无缺陷高致密度CuCrZr合金置于炉中，保温时间为0.5～12h，热处理气氛为空气、真空或者氩气；
[0008]步骤S3，待到额定保温时间后，将步骤S2热处理后的无缺陷高致密度CuCrZr合金冷却，得到高强度和电导率的CuCrZr合金，冷却方式为炉冷或者空冷。
[0009]进一步地，步骤S1中，所述增材制造技术为激光粉末床熔融技术。
[0010]进一步地，步骤S1中，所述激光粉末床熔融技术的工艺参数为激光体能量密度范围为200～1000J/mm3，制备出致密度高于99.3％的无缺陷高致密度CuCrZr合金的合金块。缺陷指的是未熔粉、孔洞或者裂纹等缺陷。
[0011]进一步地，步骤S2中，将无缺陷高致密度CuCrZr合金放入马弗炉或真空热处理炉中的时间控制在1分钟以内，并及时关闭炉门。
[0012]进一步地，步骤S2中，将马弗炉或真空热处理炉升温至500～550℃，保温时间为0.5～4h。
[0013]进一步地，步骤S3中，冷却速度为20～120℃/s。
[0014]与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果是：本专利技术提出的热处理方法仅采用一次热处理，目的在于保证试样具有胞状位错结构的同时，析出更高数量的细小颗粒，进而保证试样具有最佳强度和电导率组合。本专利技术能够在微观结构上保持胞状亚晶结构的稳定存在，避免基体晶粒组织和析出颗粒的粗化，还促使大量细小颗粒的析出。上述微观组织的改善一方面能够减弱基体对电子的散射效应，从而提升试样的电导率；另一方面能够增强析出颗粒强化机制和保证位错强化机制，从而提升试样的强度。本专利技术能够同时提高增材制造CuCrZr合金的强度和电导率，为实现高强高导CuCrZr铜合金的增材制造提供了技术支持。
附图说明
[0015]图1为本专利技术对比例1制备的CuCrZr合金的SEM图(a)、高倍SEM图(b)、透射电子显微镜图(c)和拉伸曲线图(d)；
[0016]图2为本专利技术对比例2制备的CuCrZr合金的SEM图(a)、高倍SEM图(b)、透射电子显微镜图(c)和拉伸曲线图(d)；
[0017]图3为本专利技术实施例1制备的CuCrZr合金的SEM图(a)、高倍SEM图(b)、透射电子显微镜图(c)和拉伸曲线图(d)；
[0018]图4为本专利技术实施例2制备的CuCrZr合金的SEM图(a)、高倍SEM图(b)、透射电子显微镜图(c)和拉伸曲线图(d)；
[0019]图5为本专利技术实施例3制备的CuCrZr合金的SEM图(a)、高倍SEM图(b)、透射电子显微镜图(c)；
[0020]图6为本专利技术实施例4制备的CuCrZr合金的高倍SEM图(a)、透射电子显微镜图(b)；
[0021]图7为本专利技术实施例5制备的CuCrZr合金的高倍SEM图(a)、透射电子显微镜图(b)。
具体实施方式
[0022]为使本领域技术人员更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作详细说明。
[0023]对比例1
[0024]本专利技术的对比例采用激光粉末床熔融技术来制备CuCrZr合金本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.同时提高增材制造CuCrZr合金强度和电导率的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，采用增材制造技术制备无缺陷高致密度CuCrZr合金；步骤S2，将马弗炉或真空热处理炉升温至460～700℃，将步骤S1中得到的无缺陷高致密度CuCrZr合金置于炉中，保温时间为0.5～12h，热处理气氛为空气、真空或者氩气；步骤S3，待到额定保温时间后，将步骤S2热处理后的无缺陷高致密度CuCrZr合金冷却，得到高强度和电导率的CuCrZr合金，冷却方式为炉冷或者空冷。2.如权利要求1所述的.同时提高增材制造CuCrZr合金强度和电导率的方法，其特征在于，步骤S1中，所述增材制造技术为激光粉末床熔融技术。3.如权利要求2所述的.同时提高增材制造CuCrZr合金强度和电导率的方法，其特征在于，步骤S1中...
【专利技术属性】
技术研发人员：马宗青，胡章平，姜海涛，
申请(专利权)人：烟台众金增材制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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