【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于铜合金制备，涉及一种氮掺杂铜铬锆合金及其制备方法和应用。
技术介绍
1、高强度高导电性铜铬锆合金作为一种综合性能优良的电工材料，被广泛应用于大规模集成电路引线框架、电气工程开关导电触头、高脉冲磁场导体和电气化铁路接触导线等。为提高该类合金强度和电导率，普遍采用多元合金化和析出强化等方法，其中细晶强化和沉淀强化是主要的强化机制。然而，加入合金元素过多会导致导电性下降。利用原位自生强化相或外加增强相的复合材料法，虽然可有效提高合金强度和热稳定性，但是电导率一般都不高，且存在制造成本高的问题。
2、因此，提供一种具有较好的合金强度和热稳定性且成本较低的铜铬锆合金是非常有必要的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种氮掺杂铜铬合金及其制备方法和应用，其特点是在高氮气压力环境下完成铜铬锆合金的冶炼、浇注和凝固，获得的氮掺杂铜铬锆合金具有过饱和氮含量及强烈的固溶强化效应，这有利于室温冷变形时在变形组织中引入大量形变孪晶界。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、本专利技术提供一种氮掺杂铜铬锆合金，该氮掺杂铜铬锆合金包括以质量百分比计的以下化学成分：铬元素含量为：0.5％～2％，锆元素含量为0.1％～0.4％，氮元素的掺杂量为5ppm～20ppm，其余为铜。
4、本专利技术还提供上述的氮掺杂铜铬锆合金的制备方法，该制备方法包括：取铜、铬及锆的原料进行混合，得到混合料；对所述混合料进行抽真空处理后，再充入氮气
5、进一步的，该制备方法具体包括如下步骤：(1)选用高纯度纯铜、铜铬中间合金或氮化铬、高纯度纯锆的块料，依据成分要求按比例投入石墨坩埚中，得到混合料；(2)将装有所述混合料的石墨坩埚置于真空感应炉中，并抽真空至1×10-5mpa，之后充入高纯氮气至＞0.2mpa的正压；(3)以熔炼温度为1200℃～1600℃将所述混合料熔炼至完全熔化后，从坩埚底部向熔融铜合金中连续吹入高纯氮气，保持并持续熔炼0.5～1小时，得到熔融的铜合金液体；(4)将所述熔融的铜合金液体快速浇入置于熔炼炉内的铸铁模具中，并在高压氮气环境完成浇注和冷却凝固处理，得到合金块；并待所述合金块冷却到室温时取出，得到铸态的氮掺杂铜铬锆合金锭；(5)将所述铸态氮掺杂铜铬锆合金锭置于真空热处理炉中进行均匀化处理，保温温度980℃～1000℃，保温2小时后进行水淬，得到所述氮掺杂铜铬锆合金。
6、进一步的，在步骤(1)中，所述高纯度纯铜为纯度达到99.99％的铜原料；所述高纯度纯锆为纯度达到99.99％的锆原料。另外需要说明的是，在所述混合料中，高纯度纯铜、铜铬中间合金或氮化铬、高纯度纯锆的投入质量比依据合金化学成分通过计算得到。
7、进一步的，在步骤(2)中，充入高纯氮气至正压范围为0.2mpa～1.0mpa。
8、本专利技术也提供上述的氮掺杂铜铬锆合金在电工材料领域中的应用。
9、相较于现有技术，本专利技术提供的技术方案至少具有以下优点：
10、本专利技术通过增加氮分压来提高铜合金溶体中氮元素的固溶度。同时在高氮气环境下完成合金的冶炼、浇注和凝固，进而获得具有过饱和氮含量的氮掺杂铜铬锆合金。
11、1、利用廉价且丰富的氮元素替代昂贵的锆(zr)和铪(hf)等元素进行微合金化，可以显著的降低铜合金的成本。
12、2、采用高压冶金方法获得的氮掺杂铜铬锆中，氮含量已远高于平衡氮含量，具有更强的固溶强化效应。
13、3、氮元素具有更强的降低层错能作用，有望在室温下的变形组织中获得高比例形变孪晶界。
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1.一种氮掺杂铜铬锆合金，其特征在于，该氮掺杂铜铬锆合金包括以质量百分比计的以下化学成分：铬元素含量为：0.5％～2％，锆元素含量为0.1％～0.4％，氮元素的掺杂量为5ppm～20ppm，其余为铜。
2.根据权利要求1所述的氮掺杂铜铬锆合金的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
3.根据权利要求2所述的氮掺杂铜铬锆合金的制备方法，其特征在于，该制备方法具体包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的氮掺杂铜铬锆合金的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述高纯度纯铜为纯度达到99.99％的铜原料；所述高纯度纯锆为纯度达到99.99％的锆原料。
5.根据权利要求3所述的氮掺杂铜铬锆合金的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，充入高纯氮气至正压范围为0.2MPa～1.0MPa。
6.如权利要求1所述的氮掺杂铜铬锆合金在电工材料领域中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂铜铬锆合金，其特征在于，该氮掺杂铜铬锆合金包括以质量百分比计的以下化学成分：铬元素含量为：0.5％～2％，锆元素含量为0.1％～0.4％，氮元素的掺杂量为5ppm～20ppm，其余为铜。
2.根据权利要求1所述的氮掺杂铜铬锆合金的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
3.根据权利要求2所述的氮掺杂铜铬锆合金的制备方法，其特征在于，该制备方法具体包括如下步骤：
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