[发明专利]一种耐热铜合金的半连续金属铸造工艺及其应用

权利要求书

1.一种耐热铜合金的半连续金属铸造工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1配料：按照成分配比称取Cu、Ni、Al，Si、Cr，其中各金属成分的质量百分比组成为Ni：0.1-5.0wt％，Al：0.01-0.5wt％，Si：0.01-2.0wt％，Cr：0.01-1.0wt％，Cu：余量，所述Cu、Ni、Al、Si、Cr元素的总含量大于99.96％；

S2熔炼：将配料后的各金属成分采用半连续铸造进行熔炼，在熔炼过程中中间合金按照熔点高低以及易氧化烧损程度先后分别加入坩埚内，制造铸锭；

S3热挤压：将步骤S2所制铸锭在900-950℃下进行热挤压得到毛坯；

S4冷拉拔：将得到的毛坯进行一次冷拉拔，拉拔速度5-8mm/min，拉拔变形量为15-35％；

S5时效处理：将冷拉拔后的毛坯进行时效处理，时效处理的具体步骤包括：

S5-1低温时效处理：将冷拉拔后的毛坯放入真空气氛保护炉中，封盖抽真空至10^-1MPa，送电加热，功率35-40kW，以5-10℃/min的升温速度加热至150-200℃进行低温时效处理，保温2-4h；

S5-2高温时效处理：将低温时效处理后的毛坯继续处理，在炉中充入氩气0.09MPa，随后将加热功率提高至45-50kW，以10-15℃/min的升温速度使毛坯随炉加热至设定温度400-600℃，保温4-8h；

S5-3超低温时效处理：将高温时效处理后的毛坯继续处理，关闭真空气氛保护炉，待炉内温度降低至150℃以下时出炉冷却，将毛坯转移到预冷至5-10℃的低温室中进行超低温时效处理，处理时间为1-3h。

2.根据权利要求1所述的一种耐热铜合金的半连续金属铸造工艺，其特征在于，所述耐热铜合金为无Be无Co的CuNi2SiCrAl高性能铜合金，所述Si与Cr的原子百分比之比为：1.0＜Si/Cr＜4.0。

3.根据权利要求1所述的一种耐热铜合金的半连续金属铸造工艺，其特征在于，所述步骤S2熔炼的具体步骤包括：

S2-1：将第一石墨坩埚(2)、第二石墨坩埚(3)置于真空仓(1)内，将剪成长条状的工业用镍板、电解铜板、铝板依次放置于第一石墨坩埚(2)的底部，开启真空阀(6)抽真空至2-6Pa，加温至1200℃熔炼3h，熔炼过程中使用石墨棒持续进行机械搅拌；

S2-2：将Si以Cu-15％Si中间合金的形式加入第一石墨坩埚(2)内，升高温度至1350-1450℃继续熔炼1.5h，随后打开第一石墨坩埚(2)和第二石墨坩埚(3)之间隔板，使熔体进入第二石墨坩埚(3)，将Cr以Cu-40％Cr中间合金的形式加入第二石墨坩埚(3)，利用电子束(41)使Cu-40％Cr合金丝材(51)熔化，开始浇铸；

S2-3：熔炼后的合金溶体由第二石墨坩埚(3)经电磁搅拌器(7)下引至结晶器(8)内，当熔体流入结晶器(8)内80-85％时打开冷却装置(9)开始下引连铸，下引速度由慢变快，最终调整至50-70mm/min，当第二石墨坩埚(3)内熔体体积低于25％时，降低下引速度至25-35mm/min，直至结束。

4.根据权利要求3所述的一种耐热铜合金的半连续金属铸造工艺，其特征在于，所述步骤S2-2加入Cr的具体步骤为：在真空仓(1)一侧安装送丝装置(5)，所述送丝装置(5)上设有Cu-40％Cr合金丝材(51)，继续抽真空至1.5×10^-3Pa，随后调整电子束枪(4)位置使电子束(41)同时位于第二石墨坩埚(3)中心处以及电磁搅拌器(7)入口的正上方，调整所述Cu-40％Cr合金丝材(51)使其末端位于电子束(41)下方，送丝速度3-6mm/s，送丝角度45-50°，Cu-40％Cr合金丝材(51)距离第二石墨坩埚(3)的高度为8-12mm，设定电子束流25-35mA，聚焦电流850mA，加速电压60KV，束流上升下降周期0.5s。

5.根据权利要求3所述的一种耐热铜合金的半连续金属铸造工艺，其特征在于，所述步骤S2-3中下引连铸使用Cu-Ni-Si合金下引连铸设备。