一种基于晶粒优化的高性能铜磷合金及其制备方法技术

技术编号：40796880 阅读：2 留言：0更新日期：2024-03-28 19:24

本发明专利技术提供了一种基于晶粒优化的高性能铜磷合金及其制备方法，所述的铜磷合金包括以下质量百分比的各组分：Cu75％‑85％，P10％‑15％，Al 2％‑5％，Ti 1％‑3％，稀土元素0.1％～0.5％，剩余部分为Fe；所述的稀土元素为铈、镧以及镝中的一种或几种的组合物。制备方法包括配料、熔炼、初步冷却、铸轧、快速冷却、热处理以及机械加工和表面处理。本发明专利技术的铜磷合金通过对晶粒进行优化达到高性能，适用于要求高强度、高硬度以及良好塑性和韧性的工业领域。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铜磷合金的制备领域，更具体的是涉及一种基于晶粒优化的高性能铜磷合金及其制备方法。

技术介绍

1、现代工业领域，铜磷合金因其优良的导电性、耐磨性和抗腐蚀性被广泛应用。然而，铜磷合金的一些性能参数，如硬度、强度和塑性，往往受到其晶粒尺寸的影响。传统的铜磷合金制备方法往往会导致晶粒尺寸大，从而影响其性能。

2、因此，开发一种基于晶粒细化的高性能铜磷合金及其制备方法，以提高铜磷合金的硬度、强度和塑性，降低生产成本，并保持良好的导电性、耐磨性和抗腐蚀性，成为了当前的重要研究方向。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，现提供一种基于晶粒优化的高性能铜磷合金及其制备方法，具体方案如下：

2、一种基于晶粒优化的高性能铜磷合金，所述的铜磷合金包括以下质量百分比的各组分：cu75％-85％，p 10％-15％，al 2％-5％，ti 1％-3％，稀土元素0.1％～0.5％，剩余部分为fe；所述的稀土元素为铈、镧以及镝中的一种或几种的组合物。

3、进一步的，包括以下步骤：

4、s1：将各元素按照质量百分比进行配料；

5、s2：各原料进入真空熔炼炉进行熔炼；

6、s3：将熔炼好的合金液进行初步冷却，冷却温度为800～900℃，冷却时间为30～60min；

7、s4：将初步冷却的合金液倒入200～300℃的铸模中，然后进行铸轧；

8、s5：将铸轧后的合金进行快速冷却，冷却温度控制在20～30℃，冷却时间为5～10min；

9、s6：将快速冷却后的合金进行热处理；

10、s7：最后进行机械加工和表面处理。

11、进一步的，s2中熔炼温度为1400～1500℃，熔炼时间为1～2h。

12、进一步的，s4中铸轧的参数为轧制的速度为1～5m/min。

13、进一步的，s6热处理包括以下步骤：

14、s601：将合金放入热处理炉中，在炉内预热至200℃，预热时间约为30分钟；

15、s602：随后将热处理温度升至400℃～500℃，保温1～2h；

16、s603：热处理完成后控制好冷却速率进行降温，降温速率为1～5℃/min；

17、s604：进行3～5次循环热处理。

18、进一步的，s4中铸轧的道次为3～5次。

19、进一步的，s7的表面处理包括清洗、抛光、电镀和涂装。

20、有益效果：

21、本专利技术提供了一种基于晶粒优化的高性能铜磷合金原材料，包括以下优势：

22、(1)通过在铜磷合金熔炼后进行初步冷却，可以有效控制合金的冷却速率，避免因冷却过快产生的内部应力和微观缺陷。初步冷却至800～900℃并保持30～60分钟，有利于合金晶粒的均匀形成。继而进行快速冷却，将合金温度迅速降至20～30℃，这一步骤可以极大地细化晶粒，提高合金的硬度和强度，同时保留了合金的良好塑性，提升了材料的整体性能。

23、(2)在铸轧过程中，轧制道次的控制对合金的最终性能有重要影响。本专利通过控制轧制道次在3～5次之间，确保了合金在轧制过程中受到的变形既充分又不过度。这种适中的变形不仅有助于晶粒细化，提升强度和硬度，同时也避免了过度轧制可能导致的晶粒过热和性能下降，从而保证了合金的均匀性和整体机械性能。

24、(3)通过在400℃～500℃之间进行1～2小时的保温，再按照1～5℃/min的速率控制冷却，进行3～5次循环热处理，可以有效地消除合金内部应力，改善晶粒结构，提升晶界的强度。这种循环热处理方法显著提高了合金的塑性和韧性，同时保持了硬度和强度，增强了合金的综合性能。

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【技术保护点】

1.一种基于晶粒优化的高性能铜磷合金，其特征在于，所述的铜磷合金包括以下质量百分比的各组分：Cu75％-85％，P 10％-15％，Al 2％-5％，Ti 1％-3％，稀土元素0.1％～0.5％，剩余部分为Fe；所述的稀土元素为铈、镧以及镝中的一种或几种的组合物。

2.一种基于晶粒优化的高性能铜磷合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种基于晶粒优化的高性能铜磷合金的制备方法，其特征在于，S2中熔炼温度为1400～1500℃，熔炼时间为1～2h。

4.根据权利要求2所述的一种基于晶粒优化的高性能铜磷合金的制备方法，其特征在于，S4中铸轧的参数为轧制的速度为1～5m/min。

5.根据权利要求2所述的一种基于晶粒优化的高性能铜磷合金的制备方法，其特征在于，S6热处理包括以下步骤：

6.根据权利要求2所述的一种基于晶粒优化的高性能铜磷合金的制备方法，其特征在于，S4中铸轧的道次为3～5次。

7.根据权利要求2所述的一种基于晶粒优化的高性能铜磷合金的制备方法，其特征在于，S7的表面处理

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【技术特征摘要】

1.一种基于晶粒优化的高性能铜磷合金，其特征在于，所述的铜磷合金包括以下质量百分比的各组分：cu75％-85％，p 10％-15％，al 2％-5％，ti 1％-3％，稀土元素0.1％～0.5％，剩余部分为fe；所述的稀土元素为铈、镧以及镝中的一种或几种的组合物。

2.一种基于晶粒优化的高性能铜磷合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种基于晶粒优化的高性能铜磷合金的制备方法，其特征在于，s2中熔炼温度为1400～1500℃，熔炼时间为1～2h。

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【专利技术属性】
技术研发人员：张海飞，何惠子，何荣生，王继波，
申请(专利权)人：镇江天一合金材料有限公司，
类型：发明
国别省市：

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