一种提高CuCr1、CuCr1Zr合金综合性能的方法
【专利摘要】本发明公开了一种提高CuCr1、CuCr1Zr合金综合性能的方法，对CuCr1(CuCr1Zr)产品进行压力下脉冲电流处理、固溶处理、分级时效，高温区时效470℃～510℃，保温0.5～4小时；然后降温至中温区430℃～450℃，保温4～8小时；d.空冷至室温，将处理后的合金产物进行表面吹砂即可。本发明工艺简单、操作方便、能源消耗低、所制得合金性能优异，合金性能范围广，满足各方面应用的实际需求，与常规热处理相比，室温拉伸强度至少提高10％，各向异性至少降低10％。该工艺方法操作简便，效果显著，相比运用微合金化改善合金微观组织成分，节约成本，且易于在工业生产中实现。综合效益明显高于已报道的处理方法。
【专利说明】-种提高CuCrl、CuCrl Zr合金综合性能的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于热处理领域，特别涉及一种提高CuCrl、CuCrlZr合金综合性能的方 法，即CuCrl (CuCrlZr)合金的抗拉强度，硬度以及电导等综合性能的提高。
【背景技术】
[0002] CuCrl (CuCrlZr)合金由于强度高、导电导热性能好，在电工、电子、电机行业得到 了广泛的应用。热处理对这类合金的组织和性能的影响很大，一直是这类合金研究的重 点，也是实际批量生产时难以控制的环节。常规时效工艺可使其性能达到〇b彡400MPa、 σ 〇· 2彡320MPa、δ彡15%、HB彡110、导电率彡46Ms/m，可满足绝大多数应用领域的性能 要求。
[0003] 随着CuCrl (CuCrlZr)材料应用领域的扩大和性能指标要求的进一步提高，必须 进一步挖掘该系列材料的优势。经分级时效可使性能比常规时效工艺拉伸性能提高20? lOOMpa，电导率提高2?6Ms/m，布氏硬度提高10?20HB。分级时效优点在于保证第二相 充分析出的同时又可以有效地抑制析出相的聚集和长大，从而保证电导率和室温拉伸性能 进一步提高，而硬度变化幅度不大，使析出性铜铬系合金材料综合性能进一步提高，对生产 高端CuCrl或CuCrlZr材料具有重大的实际意义。由于CuCrl (CuCrlZr)合金材料较易发 生欠时效和过时效，本专利较好地解决这个问题。分级时效的应用，优化了热处理工艺，保 证材料优异的综合性能。分级时效在同类沉淀析出类合金材料也有一定的借鉴作用。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于，通过热处理工艺的优化来提高CuCrl (CuCrlZr)合金的抗拉 强度，硬度以及电导率等综合性能。
[0005] 本发明的具体技术方案如下：
[0006] -种提高CuCrl、CuCrlZr合金综合性能的方法，其特征在于，它包括以下步骤：
[0007] a.采用CuCrl、CuCrlZr产品材料成分的重量百分比：Cr含量控制在0. 7?1. 3%， Zr含量控制在0?0. 3 %，其余为Cu ;
[0008] 对所述CuCrl (CuCrlZr)产品进行压力下脉冲电流处理，脉冲电流放电周 期10 μ s?800 μ s，最大峰值电流密度103?105A/mm2，单个脉冲的持续时间1 μ s? ΙΟΟΟΟμ s，压力450MPa?600MPa，电流脉冲频率范围f = 1-500ΗΖ，处理时间范围为5秒至 3小时；
[0009] b.将步骤a处理后的合金进行固溶处理，固溶温度为980°C?1010°C，固溶处理1 小时；随后放入微波高温炉炉腔，用真空泵将炉腔抽至真空度80-95MPa以内；向所述微波 高温炉炉腔内通入N 2、H2混合保护气体，调节微波高温炉输出功率，以40?45°C /min的升 温速度加热至1300?1400°C左右，保温0. 5?2小时，关闭微波炉，所得产物随炉冷却至 510°C备用；
[0010] C.将步骤b所得产物分级时效，高温区时效470°C?510°C，保温0. 5?4小时； 然后降温至中温区430°C?450°C，保温4?8小时；即固溶后进行分级时效：高温区时效进 行短时间保温；然后降温至中温区进行长时间保温，随后空冷。
[0011] d.空冷至室温，将处理后的合金产物进行表面吹砂即可。
[0012] 优选地，步骤d后将吹砂处理后合金件，置于真空热处理炉内，将炉内抽真空至 80-95MPa，炉内温度升至450?460°C，保温4?8个小时，所述合金随炉冷却至室温即可。
[0013] 优选地，所述步骤a的Cr含量控制在1. l%，Zr含量控制在0?0.3%。
[0014] 优选地，采用分级时效。
[0015] 优选地，步骤c后附加低温区去应力退火，即250°C?350°C，保温2?4小时，以 去变形应力和去时效析出应力。如果对材料稳定性或去内应力有较高要求，可附加低温区 去应力退火，即250°C?350°C，保温2?4小时，以达到去变形应力和去时效析出应力的目 的。
[0016] 优选地，步骤a的压力脉冲电流处理之前进行2-10%的预变形处理，随后进行 蠕变时效，其中蠕变温度选取180°C?250°C，蠕变时间为1?5h，蠕变应力为150MPa? 300MPa〇
[0017] 优选地，步骤d后将吹砂处理后合金件，用丙酮清洗后，再置于真空热处理炉内， 将炉内抽真空至80-95MPa，炉内温度升至450?460°C，保温4?8个小时，所述合金随炉 冷却至室温即可。
[0018] 优选地，步骤d后将吹砂处理后合金件，用双丙酮醇清洗后，再置于真空热处理炉 内，将炉内抽真空至80-95MPa，炉内温度升至450?460°C，保温4?8个小时，所述合金随 炉冷却至室温即可。
[0019] 优选地，步骤d后将吹砂处理后合金件，用双丙酮醇超音波清洗后，再置于真空热 处理炉内，将炉内抽真空至80-95MPa，炉内温度升至450?460°C，保温4?8个小时，所述 合金随炉冷却至室温即可。
[0020] 有益效果
[0021] 本发明解决了常规的CuCrl(CuCrlZr)热处理发生欠时效和过时效的问题，在提 高CuCrl(CuCrlZr)合金的拉伸性能和电导率的同时，又能保证材料的硬度。本发明工艺简 单、操作方便、能源消耗低、所制得合金性能优异，合金性能范围广，高密度合金性能好，致 密度高，组织均匀，适于工业化生产，满足各方面应用的实际需求，与常规热处理相比，室温 拉伸强度至少提高10%，各向异性至少降低10%。该工艺方法操作简便，效果显著，相比运 用微合金化改善合金微观组织成分，节约成本，且易于在工业生产中实现。综合效益明显高 于已报道的处理方法。
【具体实施方式】
[0022] 实施例1
[0023] 离心铸造 CuCrl产品：Cr含量控制为0. 7%，步骤如下：
[0024] a.采用CuCrl、CuCrlZr产品材料成分的重量百分比：Cr含量控制在0. 7%，Zr含 量控制在0. 1%，其余为Cu ;
[0025] 对所述CuCrl (CuCrlZr)产品进行压力下脉冲电流处理，脉冲电流放电周 期10 μ s?800 μ s，最大峰值电流密度103?105A/mm2，单个脉冲的持续时间1 μ s? ΙΟΟΟΟμ S，压力450MPa?600MPa，电流脉冲频率范围f = 1Hz，处理时间范围为5秒；电流 引起温升，引起材料发生相变，提高合金的导电率。
[0026] b.将步骤a处理后的合金进行固溶处理，固溶温度为980°C°C，固溶处理1小时； 随后放入微波高温炉炉腔，用真空泵将炉腔抽至真空度80MPa以内；向所述微波高温炉炉 腔内通入N 2、H2混合保护气体，调节微波高温炉输出功率，以40?45°C /min的升温速度加 热至1300°C左右，保温0. 5?2小时，关闭微波炉，所得产物随炉冷却至510°C备用；
[0027] c.将步骤b所得产物分级时效，高温区时效470°C?510°C，保温0. 5?4小时； 然后降温至中温区430°C，保温4小时；即固溶后进行分级时效：高温区时效进行短时间保 温；然后降温至中温区进行长时间保温，随后空冷。
[0028] d.空冷至室温，将处理后的合金产物进行表面吹砂即可。
[0029] 得到的产品与常规时效工艺制备的合金的性能对比如下表1 :
[0030] 表1本发明与常规时效工艺制备的合金的性能对比
[0031]
【权利要求】
1. 一种提高CuCrUCuCrlZr合金综合性能的方法，其特征在于，它包括以下步骤： a. 采用CuCrl、CuCrlZr产品材料成分的重量百分比：Cr含量控制在0. 7?1. 3%，Zr 含量控制在〇?〇. 3 %，其余为Cu ; 对所述CuCrl (CuCrlZr)产品进行压力下脉冲电流处理，脉冲电流放电周期10 μ s? 800μ s，最大峰值电流密度103?105A/mm2,单个脉冲的持续时间1μ s?ΙΟΟΟΟμ s，压力 450MPa?600MPa，电流脉冲频率范围f = 1-500ΗΖ，处理时间范围为5秒至3小时； b. 将步骤a处理后的合金进行固溶处理，固溶温度为980°C?10KTC，固溶处理1小 时；随后放入微波高温炉炉腔，用真空泵将炉腔抽至真空度80-95MPa以内；向所述微波高 温炉炉腔内通入N 2、H2混合保护气体，调节微波高温炉输出功率，以40?45°C /min的升温 速度加热至1300?1400°C，保温0. 5?2小时，关闭微波炉，所得产物随炉冷却至510°C备 用； c. 将步骤b所得产物分级时效，高温区时效470°C?510°C，保温0. 5?4小时；然后 降温至中温区430°C?450°C，保温4?8小时； d. 空冷至室温，将处理后的合金产物进行表面吹砂即可。
2. 根据权利要求1所述的一种提高CuCrl、CuCrlZr合金综合性能的方法，其特征在于： 步骤d后将吹砂处理后合金件，置于真空热处理炉内，将炉内抽真空至80-95MPa，炉内温度 升至450?460°C°C，保温4?8个小时，所述合金随炉冷却至室温即可。
3. 根据权利要求1所述的一种提高CuCrl、CuCrlZr合金综合性能的方法，其特征在于： 所述步骤a的Cr含量控制在1. 1 %，Zr含量控制在0?0. 3 %。
4. 根据权利要求1所述的一种提高CuCrl、CuCrlZr合金综合性能的方法，其特征在于： 采用分级时效。
5. 根据权利要求1所述的一种提高CuCrl、CuCrlZr合金综合性能的方法，其特征在于： 步骤c后附加低温区去应力退火，即250°C?350°C，保温2?4小时，以去变形应力和去时 效析出应力。
6. 根据权利要求1所述的一种提高CuCrl、CuCrlZr合金综合性能的方法，其特征在于： 步骤a的压力脉冲电流处理之前进行2-10 %的预变形处理，随后进行蠕变时效，其中蠕变 温度选取180°C?250°C，蠕变时间为1?5h，蠕变应力为150MPa?300MPa。
7. 根据权利要求1-6所述的一种提高CuCrl、CuCrlZr合金综合性能的方法，其特征在 于：步骤d后将吹砂处理后合金件，用丙酮清洗后，再置于真空热处理炉内，将炉内抽真空 至80-95MPa，炉内温度升至450?460°C，保温4?8个小时，所述合金随炉冷却至室温即 可。
8. 根据权利要求1-7所述的一种提高CuCrl、CuCrlZr合金综合性能的方法，其特征在 于：步骤d后将吹砂处理后合金件，用双丙酮醇清洗后，再置于真空热处理炉内，将炉内抽 真空至80-95MPa，炉内温度升至450?460°C，保温4?8个小时，所述合金随炉冷却至室 温即可。
9. 根据权利要求1所述的一种提高CuCrl、CuCrlZr合金综合性能的方法，其特征在于： 步骤d后将吹砂处理后合金件，用双丙酮醇超音波清洗后，再置于真空热处理炉内，将炉内 抽真空至80-95MPa，炉内温度升至450?460°C，保温4?8个小时，所述合金随炉冷却至 室温即可。
【文档编号】C22F1/08GK104046834SQ201410273663
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】韩爱红, 仝玉萍, 武宗良 申请人:华北水利水电大学