[发明专利]一种含有Cr2

说明书

本发明公开了一种含有Cr₂Nb相的高强高导耐高温铜合金的制备方法，属于铜合金制备技术领域，在传统铬锆铜材料的基础上引入了Nb元素，并且在进行铸锭前对Nb粉、Cr粉进行充分活化，得到非平衡的过饱和固溶体，使得铜合金铸锭中更易形成Cr₂Nb相。并且采用雾化制粉和3D打印两联结合的工艺，在雾化制粉过程中采用低温氩气高压冷风气流对金属液滴进行铸冷处理，保证了Cr₂Nb相的细小和处于充分的过饱和态，提高了析出相的弥散强化效果。本发明还充分利用了3D打印优势，不仅能够制备复杂形状的零件，且制得的零件均具有得强度高且耐高温性能优良的优点。

技术领域

本发明属于铜合金制备技术领域，具体涉及一种含有Cr₂Nb相的高强高导耐高温铜合金的制备方法。

背景技术

铜铬锆材料因其高强高导电的特性，主要应用于高速轨道交通、焊接工程、冶金、电力、引线框架材料等行业。目前常规的生产工艺是通过固溶时效的热处理方式，利用Cr、Zr两种元素的析出强化来提高材料的力学性能，因此该种材料的高强、高导是受到到温度限制的，其软化温度约为550℃，所以限制了该种材料的应用领域，并且常规铜铬锆是采用熔炼、浇铸的工艺制备，Cr、Zr相组织粗大，使得固溶时效难以全面发挥其高强高导电的特性。

现有技术铜铬锆合金的工艺过程通常包括以下步骤：

1)配料：将原材料Cu块、Cr块、Zr块按照比例进行配比；

2)真空感应熔炼：在陶瓷坩埚中装入配好的Cu块、Cr块，Zr采用二次加料的方式计入，在真空条件下，通过梯度加热，使得原材料熔化；

3)二次加料：当Cu、Cr完全融化后，充入氩气进行保护，随后加入金属 Zr；

4)浇注冷却：当陶瓷坩埚中原材料全部熔化，并在电磁搅拌作用下成分均匀后，将陶瓷坩埚中熔液倾倒入水冷模具中，冷却一小时方可出炉；

5)热处理：进行固溶时效得到铸锭；

6)机械加工：采用机加设备将铸锭按图纸加工为所需的产品形状。

但是现有技术存在以下技术缺点：第一，仅依靠固溶时效的方式的析出相进行强化，无法应用高温领域；第二，铸锭制备过程，组织粗大，容易造成固溶不充分，影响强化效果；第三，受限于工艺条件，无法制备复杂形状的样品。

发明内容

针对以上存在的技术问题，本发明提供一种含有Cr₂Nb相的高强高导耐高温铜合金的制备方法。

本发明的制备方法为：一种含有Cr₂Nb相的高强高导耐高温铜合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)配料：按照Cr为0.3-4％、Zr含量为0.1-1％、Nb含量为0.3-4％、Cu 为余量的重量百分含量对铜合金元素进行配比，选择并称取相应的原料；

(2)雾化制粉：将所述原料经过精炼，再采用真空感应气雾化法或冷却成锭采用电极感应气雾化法制成含有Cr₂Nb相的球形粉末；

(3)3D打印型材：选择粒度区间为20-100μm的球形粉作为3D打印原材料，通过能量束对原材料进行3D打印，用于得到处于饱和态的铜合金型材；

(4)时效处理：对经过3D打印的铜合金型材进行时效处理，温度控制在 300-500℃，时效时间控制在2-5h，得到3D打印样件；

(5)机械加工：采用机加设备对所述3D打印样件按照图纸要求进行成品加工。

进一步地，步骤(2)中所述原料精炼的方法为包括以下步骤：