[发明专利]一种铜铁难混溶合金的制备方法

说明书

一种铜铁难混溶合金的制备方法,属于难混溶合金技术领域，其特征在于实施步骤如下：一、将氮化硼坩锅放置在高频感应炉的真空箱体内，将质量比为85:15的铜铁样品件放入氮化硼坩埚内，氮化硼坩埚与钼电极连接；真空箱体抽真空至2×10^‑4 Pa。开启高频感应加热电源，加热至1400℃，使铜铁样品件全部熔化，保温10min；二、对保温后的铜铁样品件施加电脉冲，作用时间为10min；三、关闭高频感应加热电源，进入随炉冷却过程，待铜铁样品件熔体完全凝固后，关闭脉冲电源。优点是本发明方法制备的难混溶合金可以获得组织均匀、晶粒细化的铜铁难混熔合金。

技术领域

本发明属于难混溶合金技术领域，具体涉及一种铜铁难混熔合金的制备方法。

背景技术

难混溶合金在常规铸造条件下极易发生严重的偏析甚至组织分层，从而使其失去应用价值。所以，只有第二相均匀弥散地分布于基体当中，或是共生组织中的两相呈纤维状有序排列，难混溶合金的优良性能才能够得以体现。因此，难混溶合金的制备受到人们的重视。

有诸多学者在空间微重力条件下对难混溶合金做了定向凝固方面的研究。尽管采用空间微重力方法是较为理想的研究难混溶合金液相分离机制的方法，但较高的成本投入使其无法广泛应用。

然而，单纯依靠模拟微重力环境的手段只能从一定程度上减弱难混溶合金在液相分离过程中的 Stokes 运动，无法彻底消除其对第二相液滴粗化的影响，同时，Marangoni迁移依然在第二相液滴的粗化过程中起主导作用，因此，上述传统方法依然无法得到细密的难混溶合金凝固组织 。

冶金粉末法利用雾化得到的液滴尺寸较小, 从而很大程度上削弱了快凝过程中产生的成分偏析, 因此有效地阻止了成品中宏观偏析的发生。由于合金熔体中两组元的熔点差值较大, 因此粉末冶金法的制备工艺过程属于液相烧结。其主要优点是第二相体积分数较高、宏观偏析较小，同时还可以添加其他合金元素；然而，其缺点也很突出，如生产成本高、工序复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种铜铁难混熔合金的制备方法，可有效地克服现有技术存在的缺点。

本发明的目的是这样实现的，其特征是实施步骤如下：

第一步：将氮化硼坩埚放在CW-30P型高频感应加热炉的真空箱体内，再将质量比为85:15铜铁样品件放入氮化硼坩埚内，氮化硼坩埚与钼电极连接，将GW-30P型高频感应加热炉的真空箱体内抽真空至2×10^-4 Pa，开启高频感应加热电源，对铜铁样品件进行加热至1400℃，使铜铁样品件全部熔化，保温10min。

第二步，对保温后的铜铁样件品施加电脉冲，作用时间为10min。首先启动脉冲电源；然后调节脉冲电源输出电压为60V，脉宽10μs，频率为30Hz，脉冲电流是通过调整输出电压在示波器上显示的峰值来实现的。

第三步：关闭高频感应加热电源，进入随炉冷却过程，待熔体完全凝固后，关闭脉冲电源。

本发明的积极效果是： （1）电脉冲施加使具有液相不混溶区的难混溶合金临界形核半径降低，形核势垒降低，过冷度增大，形核率提高。

（2）由于施加脉冲电流的方法是注重脉冲参数的研究，它的引入也能够使合金熔体获得由电磁力产生的过冷度；再者，电脉冲降低了合金熔体的活度，在熔体经过不混溶区时，发生第二相分离的原子团数目明显降低，第二相的凝固并得到有效抑制，因此偏晶能够像其他传统合金那样随着过冷度的增大，组织得到细化，最终施加脉冲电流能够达到细化难混溶合金凝固组织的目的。

附图说明

图1是本发明装置示意图；

图中：1-示波器，2-脉冲电源，3-氩气，4-钼电极，5-铜铁样品件，6-氮化硼坩埚，7-真空箱体，8-感应线圈，9-红外测温孔，10-高频感应加热电源；