【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料制备，具体是涉及一种具有高强高导的稀土铜铬合金材料及其制备方法。
技术介绍
1、铜铬(cucr)系合金是指以cu为基体，加入cr和其他微量合金元素形成的一系列合金。因其热处理后具有较高的强度和硬度，以及良好的导电导热性及抗腐蚀性，而在很多行业都得到了广泛应用。其中用量较大的多是低cr含量的cucr合金，高cr含量的cucr合金长期以来一直没有得到实际应用。直到1980年以后，高cr含量的cucr合金的优点逐渐被人们所认识，特别是1992年以后，这种新材料被大规模地应用于电接触材料。
2、经过几十年的发展，cucr系合金的研究已取得比较显著的成果，尤其是在cucr系合金的制备方法、强化方式等方面。目前，cucr系合金主要用于制备电阻焊电极、触头材料、集成电路引线框架、电车及电力火车架空导线、电动工具的转向器、大型高速涡轮发电机转子的转子导线、电工插头、开关、电动机集电环等要求有高电导、高热导和高强度的产品；而对于高cr含量的cucr系合金则主要用作触头材料。
3、真空灭弧室一般采用cucr触头材料，如何达到良好的耐压和开断能力，以及低截流值，制备高强高导的稀土铜铬合金材料，成为目前亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术存在的不足，提供了一种具有高强高导的稀土铜铬合金材料及其制备方法。
2、本专利技术的技术方案为：一种具有高强高导的稀土铜铬合金材料及其制备方法，包括：
3、s1、制备第一原料>
4、按质量百分比计，选取0.15～0.25％稀土元素钇、25～40％的高纯度金属铬坯、以及余量的磷铜合金块料，得到第一原料；
5、s2、真空感应熔炼
6、s2-1、将活化剂装入烘箱中烘干预热，按质量百分比计，取预热后的0.4～0.6％的活化剂使用余量的无氧铜箔包裹后，得到第二原料；
7、将s1配好的第一原料装入坩埚中，然后将第二原料放入二次加料装置中，所述第一原料与第二原料的质量比为100：(1～3.5)；按照梯度加热方式由20kw逐步提升至50kw，保持5～10min后，待坩埚内原材料温度达到均匀后，降功率至20kw，缓慢向炉内充入-0.07～-0.05mpa高纯氩气，关闭充氩阀，提升加热频率至50～60kw；
8、s2-2、待炉内合金液全部熔化后，转动二次加料装置加入第二原料，第二原料加入后保持50～60kw功率熔炼5～25min，使其充分熔化；
9、s2-3、浇铸前对坩埚口进行预热，降功率至45kw，保持20s后浇铸成型，浇铸方法为先快后慢，冷却50min后出炉，锯切冒口、底片，以此得到均匀的合金铸锭；
10、s3、热锻变形
11、按照加工的要求，确认热锻变形处理后锻锭尺寸，对步骤s2所述合金铸锭进行锻造处理，得到锻锭；
12、s4、后期加工
13、对锻锭进行退火处理，退火温度控制为600～1000℃，保温1～4h；然后成品加工，得到稀土铜铬合金材料成品。
14、进一步地，步骤s1所述钇元素原料的纯度为98～99.9％；步骤s1所述高纯金属铬坯的铬金属纯度为99.8～99.9％；所述磷铜合金块料的原料配比为铜：镁：辅助元素＝(85～95％)：(0.05～0.1％)：(5～10％)；辅助元素的原料配比为磷：石墨烯＝1：15。
15、说明：采用纯度高的铬坯，具有高纯低气低杂质的特点，磷铜合金块料采用磷铜合金材料，该材料中含有磷、石墨烯复合材料，加入到合金材料中可细化铬相颗粒、在电弧侵蚀过程中可以保护合金，提高触头的使用寿命和合金性能。
16、进一步地，步骤s2-1所述梯度加热的方法为：将设备真空度抽至≤0.08pa，充氩气保护，待磷铜合金块料完全熔化停止抽真空，将功率升至20kw保温3～5min，再升至30kw保温3～5min，随后升至40kw保温4～6min，最后升至50kw保温4～6min停止，保持5～10min待坩埚内原材料均匀熔化，保持5～10min。
17、说明：采用梯度升温的方法对第二原料进行熔炼，加强熔炼效果，使物质熔化后分布更加均匀。
18、进一步地，步骤s2-3所述浇铸方法为：操作设备将合金液留至坩埚口，使烫埚口形成浇铸轨道；随后降功率至45kw，保持20s后浇铸，浇铸方法为先快后慢，得到均匀合金铸锭。
19、说明：待坩埚内的合金液完全熔化后，缓慢操作设备将合金液留至坩埚口，烫埚口可形成浇铸轨道，更易浇铸，按照慢、快、慢方式开始浇铸，可以有效的保证铸锭均一性和提高材料利用率。
20、进一步地，步骤s3所述锻造方法为：将合金铸锭进行变形量为60～70％的第一次冷变形，随后在800～1000℃的温度条件下固溶处理20～50min后立即水淬，得到第一合金，将固溶处理后的第一合金进行变形量为90～99.9％的第二次冷变形，随后进行时效处理，得到第二合金，时效处理的温度为450～550℃，时效处理时间为20～500min；将第二合金再进行变形量为30～50％的第三次冷变形，得到锻锭。
21、说明：进行多阶段形变热处理工艺相比单阶段热处理而言，可以产生更多的亚结构，起到了亚结构强化的作用，从而显著的提高了抗拉强度，使锻锭的力学性能、物理性能得到显著提高。
22、进一步地，步骤s2-2所述活化剂的制备方法为：将质量比为2:(0.6～1)的金属ni块和co粒混合后，倒入锤式制粉机进行锤破制粉，在锤破制粉过程中向锤式制粉机中通入高压气体，锤式制粉机的锤头转速为1000～1400r/min；筛分后得到活化剂。
23、说明：利用锤式制粉机进行锤破制粉，可以加强活化剂对第一原料的作用效果。
24、进一步地，所述高压气体采用空气、氮气、氩气中的一种或多种，所述空气为干燥空气，且高压气体的气体压力为0.1～0.5mpa，流速为1～3m3/min。
25、说明：在锤破制粉的过程中，通入高压气体，可以使活化剂粉末在锤式制粉机中循环碰撞破碎，加强破碎制粉效率。
26、进一步地，所述活化剂的筛分采用筛网进行，筛分时截留的大于90目的活化剂粉末重新锤破制粉至小于90目。
27、说明：对筛分粒度进行限定，确保活化剂粉末粒度小于90目，保证制粉效果。
28、进一步地，步骤s2-1所述预热方法为：将活化剂装入烘箱中，以5～7℃/min的升温速率升温至150～250℃，预热时间为0.8～1h。
29、说明：对活化剂进行预热，以防止元素原料即活化剂在熔炼过程中带入水汽，避免影响真空的抽取和造成气孔等铸造缺陷。
30、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
31、(1)本专利技术利用加入适量配比的稀土元素钇，可以增强铜铬合金材料的耐电弧烧蚀性能、提升显微组织均匀、颗粒细化度，加强铜铬合金材料的密度，提高铜铬合金材料的硬度；通过使用高纯度金属铬坯和磷铜合金本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有高强高导的稀土铜铬合金材料及其制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种具有高强高导的稀土铜铬合金材料及其制备方法，其特征在于，步骤S1所述钇元素原料的纯度为98～99.9％；步骤S1所述高纯金属铬坯的铬金属纯度为99.8～99.9％；所述磷铜合金块料的原料配比为铜：镁：辅助元素＝(85～95％)：(0.05～0.1％)：(5～10％)；辅助元素的原料配比为磷：石墨烯＝1：15。
3.根据权利要求1所述的一种具有高强高导的稀土铜铬合金材料及其制备方法，其特征在于，步骤S2-1所述梯度加热的方法为：将设备真空度抽至≤0.08Pa，充氩气保护，待磷铜合金块料完全熔化停止抽真空，将功率升至20KW保温3～5min，再升至30KW保温3～5min，随后升至40KW保温4～6min，最后升至50KW保温4～6min停止，保持5～10min待坩埚内原材料均匀熔化，保持5～10min。
4.根据权利要求3所述的一种具有高强高导的稀土铜铬合金材料及其制备方法，其特征在于，步骤S2-3所述浇铸方法为：操作设备将合金液留至坩埚口，使烫埚
5.根据权利要求4所述的一种具有高强高导的稀土铜铬合金材料及其制备方法，其特征在于，步骤S3所述锻造方法为：将合金铸锭进行变形量为60～70％的第一次冷变形，随后在800～1000℃的温度条件下固溶处理20～50min后立即水淬，得到第一合金，将固溶处理后的第一合金进行变形量为90～99.9％的第二次冷变形，随后进行时效处理，得到第二合金，时效处理的温度为450～550℃，时效处理时间为20～500min；将第二合金再进行变形量为30～50％的第三次冷变形，得到锻锭。
6.根据权利要求1所述的一种具有高强高导的稀土铜铬合金材料及其制备方法，其特征在于，步骤S1所述钇元素原料的纯度为98～99.9％；步骤S1所述高纯金属铬坯的铬金属纯度为99.8～99.9％；所述磷铜合金块料的原料配比为铜：镁：辅助元素＝(85～95％)：(0.05～0.1％)：(5～10％)；辅助元素的原料配比为磷：石墨烯＝1：15。
7.根据权利要求1所述的一种具有高强高导的稀土铜铬合金材料及其制备方法，其特征在于，步骤S2-2所述活化剂的制备方法为：将质量比为2:(0.6～1)的金属Ni块和Co粒混合后，倒入锤式制粉机进行锤破制粉，在锤破制粉过程中向锤式制粉机中通入高压气体，锤式制粉机的锤头转速为1000～1400r/min；筛分后得到活化剂。
8.根据权利要求6所述的一种具有高强高导的稀土铜铬合金材料及其制备方法，其特征在于，所述高压气体采用空气、氮气、氩气中的一种或多种，所述空气为干燥空气，且高压气体的气体压力为0.1～0.5MPa，流速为1～3m3/min。
9.根据权利要求6所述的一种具有高强高导的稀土铜铬合金材料及其制备方法，其特征在于，所述活化剂的筛分采用筛网进行，筛分时截留的大于90目的活化剂粉末重新锤破制粉至小于90目。
10.根据权利要求1所述的一种具有高强高导的稀土铜铬合金材料及其制备方法，其特征在于，步骤S2-1所述预热方法为：将活化剂装入烘箱中，以5～7℃/min的升温速率升温至150～250℃，预热时间为0.8～1h。
...【技术特征摘要】
1.一种具有高强高导的稀土铜铬合金材料及其制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种具有高强高导的稀土铜铬合金材料及其制备方法，其特征在于，步骤s1所述钇元素原料的纯度为98～99.9％；步骤s1所述高纯金属铬坯的铬金属纯度为99.8～99.9％；所述磷铜合金块料的原料配比为铜：镁：辅助元素＝(85～95％)：(0.05～0.1％)：(5～10％)；辅助元素的原料配比为磷：石墨烯＝1：15。
3.根据权利要求1所述的一种具有高强高导的稀土铜铬合金材料及其制备方法，其特征在于，步骤s2-1所述梯度加热的方法为：将设备真空度抽至≤0.08pa，充氩气保护，待磷铜合金块料完全熔化停止抽真空，将功率升至20kw保温3～5min，再升至30kw保温3～5min，随后升至40kw保温4～6min，最后升至50kw保温4～6min停止，保持5～10min待坩埚内原材料均匀熔化，保持5～10min。
4.根据权利要求3所述的一种具有高强高导的稀土铜铬合金材料及其制备方法，其特征在于，步骤s2-3所述浇铸方法为：操作设备将合金液留至坩埚口，使烫埚口形成浇铸轨道；随后降功率至45kw，保持20s后浇铸，浇铸方法为先快后慢，得到均匀合金铸锭。
5.根据权利要求4所述的一种具有高强高导的稀土铜铬合金材料及其制备方法，其特征在于，步骤s3所述锻造方法为：将合金铸锭进行变形量为60～70％的第一次冷变形，随后在800～1000℃的温度条件下固溶处理20～50min后立即水淬，得到第一合金，将固溶处理后的第一合金进行变形量为90～99.9％的第二次冷变形，随后进行时效处理，得到第二合金，时效处理的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李萌，李鹏，王小军，韩宁，师晓云，张石松，张博，
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：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。