一种Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材的制备方法
【技术领域】
[000? ]本发明涉及有色金属制备技术领域，特别是涉及一种Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材的制备方法。
【背景技术】
[0002]Cu-Cr-Zr系合金是一类重要的功能结构材料，因其同时兼有强度、硬度高，导电、导热性高，抗高温软化能力优异，焊接性能优良，耐磨性和减磨性好等显著特点而受到广泛重视，在核装备、高铁接触导线、大型集成电路引线框架、电阻焊电极和连铸结晶器等方面得到广泛的应用，是最具发展潜力的高强高导型铜合金，已成为世界各工业国竞相研究和开发的重点。
[0003]目前开发的Cu-Cr-Zr系合金棒材一般制备工艺为:真空熔铸—热挤压—加热—淬火—拉伸—时效—拉伸。该工艺虽然能够制备综合性能良好的Cu-Cr-Zr系合金棒材，但工艺流程较长且在加热-淬火工序中加热温度达900?975°C[钟卫佳，马可定，吴维治，《铜加工技术实用手册》，北京:冶金工业出版社，2007: p206]，能源消耗大，淬火导致金属表面氧化严重，增加了金属损耗，且需配备专门的加热和淬火设备，致使生产成本增加，严重限制了 Cu-Cr-Zr系合金的进一步推广和应用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种流程短、成本低、性能高的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材的制备方法。
[0005]本发明的技术方案是这样实现的:本发明所述的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材的制备方法，由以下步骤组成:
1)以阴极铜，铜铬、铜锆和铜镁中间合金为原料，在真空度为0.1?IPa，1300?1400°C下熔化，铸型预热温度为80?150 °C，在氩气气氛下
浇注出Cu-Cr-Zr-Mg合金铸坯；
2)将Cu-Cr-Zr-Mg合金铸坯锯切处理后，加热至910?950°C，保温30?lOOmin，同时将挤压筒和挤压模具预热至400?600°C ；
3)将Cu-Cr-Zr-Mg合金铸坯热挤压成棒材，进行水封处理，水温为20?30°(:在线淬火，时间为20?60min;
4)将Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材室温拉拔；
5)将室温拉拔后的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材在氩气气氛下时效处理，时效处理温度为400?500 °C，时间为I?6h，冷却方式为空冷或随炉冷却。
[0006]所述铜铬合金中铬含量为10?15%。
[0007]所述铜锆合金中锆含量为20?30%。
[0008]所述铜镁合金中镁含量为20?25%。
[0009]本发明的优点在于: 1.本发明将Cu-Cr-Zr合金棒材传统制备工艺中热挤压-加热-淬火3道工序简化为热挤压-水封处理2道工序，并实现了在线淬火，省却了传统工艺中的加热工序及相应的加热设备，有利于降低能源消耗，减少金属损耗，提高生产效率，降低生产成本，适合于批量工业生产。
[0010]2.采用本发明制备的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材抗拉强度2 550MPa、延伸率2 6.0%，导电率2 80%IACS，具有优良的力学性能和导电性能，在电阻焊电极、导电嘴等要求高强度高导电性能的使用领域具有广阔的应用前景。
【具体实施方式】
[0011 ]下面结合具体实例对本发明的技术方案作进一步的说明。
[0012]实施例1
直径尺寸为Φ 6mm的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材制备方法。
[0013]以阴极铜、铜铬、铜锆和铜镁为原料，所述铜铬合金中铬含量为10%，所述铜锆合金中锆含量为20%，所述铜镁合金中镁含量为20%。首先将原料在1400°C下熔化，真空度为0.1Pa,在氩气保护气氛下浇注出Cu-0.9Cr-0.3Zr_0.2Mg合金铸坯，铸型预热温度为150°C ；将合金铸坯锯切处理后加热至950°C，保温lOOmin，同时将挤压筒和挤压模具预热至400°C;将合金铸坯热挤压成直径尺寸为Φ 13mm的棒材，并进行水封处理，实现在线水淬，水温为300C，时间为20min ；将合金棒材进行室温拉拔加工至直径尺寸为Φ 6mm的棒材;将室温拉拔加工后的合金棒材在氩气保护气氛下进行时效处理，时效处理温度为500°C，时间为lh，冷却方式为随炉冷却。所制备的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材抗拉强度为587MPa，延伸率为6.4%，导电率为 80%IACS。
[0014]实施例2
直径尺寸为Φ 8mm的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材制备方法。
[0015]以阴极铜、铜铬、铜锆和铜镁为原料，所述铜铬合金中铬含量为10%，所述铜锆合金中锆含量为25%，所述铜镁合金中镁含量为20%。首先将原料在1300°C下熔化，真空度为0.1Pa,在氩气保护气氛下浇注出Cu-0.9Cr-0.3Zr_0.2Mg合金铸坯，铸型预热温度为80°C ；将合金铸坯锯切处理后加热至910°C，保温30min，同时将挤压筒和挤压模具预热至600°C;将合金铸坯热挤压成直径尺寸为Φ 16mm的棒材，并进行水封处理，实现在线水淬，水温为200C，时间为30min ；将合金棒材进行室温拉拔加工至直径尺寸为Φ 9mm的棒材;将室温拉拔加工后的合金棒材在氩气保护气氛下进行时效处理，时效处理温度为400°C，时间为6h，冷却方式为空冷。所制备的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材抗拉强度为571MPa、延伸率为7.2%、导电率为8I%IACSο
[0016]实施例3
直径尺寸为Φ 1mm的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材制备方法。
[0017]以阴极铜、铜铬、铜锆和铜镁为原料，所述铜铬合金中铬含量为15%，所述铜锆合金中锆含量为20%，所述铜镁合金中镁含量为25%。首先将原料在1300°C下熔化，真空度为
0.1Pa,在氩气保护气氛下浇注出Cu-0.9Cr-0.3Zr_0.2Mg合金铸坯，铸型预热温度为80°C ；将合金铸坯锯切处理后加热至910°C，保温30min，同时将挤压筒和挤压模具预热至600°C;将合金铸坯热挤压成直径尺寸为Φ 19mm的棒材，并进行水封处理，实现在线水淬，水温为20°C，时间为40min ；将合金棒材进行室温拉拔加工至直径尺寸为Φ 1mm的棒材;将室温拉拔加工后的合金棒材在氩气保护气氛下进行时效处理，时效处理温度为400°C，时间为6h，冷却方式为随炉冷却。所制备的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材抗拉强度为563MPa、延伸率为7.5%、导电率为81 %I ACS。
[0018]实施例4
直径尺寸为Φ 12mm的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材制备方法。
[0019]以阴极铜、铜铬、铜锆和铜镁为原料，所述铜铬合金中铬含量为15%，所述铜锆合金中锆含量为30%，所述铜镁合金中镁含量为25%。首先将原料在1300°C下熔化，真空度为
0.1Pa,在氩气保护气氛下浇注出Cu-0.9Cr-0.3Zr_0.2Mg合金铸坯，铸型预热温度为150°C ；将合金铸坯锯切处理后加热至910°C，保温30min，同时将挤压筒和挤压模具预热至600°C;将合金铸坯热挤压成直径尺寸为Φ 22mm的棒材，并进行水封处理，实现在线水淬，水温为200C，时间为60min ；将合金棒材进行室温拉拔加工至直径尺寸为Φ 12mm的棒材;将室温拉拔加工后的合金棒材在氩气保护气氛下进行时效处理，时效处理温度为500°C，时间为6h，冷却方式为随炉冷却。所制备的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材抗拉强度为552MPa、延伸率为8.7%、导电率为83%IACS。
[0020]采用传统工艺制备Cu-0.9Cr-0.3Zr_0.2Mg棒材，其性能为抗拉强度550MPa，延伸率6.0%，导电率80%IACS。比较结果表明，采用本发明制备的Cu-0.9Cr_0.3Zr_0.2Mg合金棒材性能优于传统工艺所得合金。
[0021]本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。
【主权项】
1.一种Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材的制备方法，其特征是由以下步骤组成: 1)以阴极铜，铜铬、铜锆和铜镁中间合金为原料，在真空度为0.1?IPa，1300?1400°C下熔化，铸型预热温度为80?150 °C，在氩气气氛下浇注出Cu-Cr-Zr-Mg合金铸坯； 2)将Cu-Cr-Zr-Mg合金铸坯锯切处理后，加热至910?950°C，保温30?10min，同时将挤压筒和挤压模具预热至400?600°C ； 3)将Cu-Cr-Zr-Mg合金铸坯热挤压成棒材，进行水封处理，水温为20?30°C在线淬火，水淬时间为20?60min; 4)将Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材室温拉拔； 5)将室温拉拔后的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材在氩气气氛下时效处理，时效处理温度为400~500°C，时间为I?6h，冷却方式为空冷或随炉冷却。2.根据权利要求1所述的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材的制备方法，其特征是所述铜络合金中铬含量为1?15%。3.根据权利要求1所述的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材的制备方法，其特征是所述铜错合金中锆含量为20?30%。4.根据权利要求1所述的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材的制备方法，其特征是所述铜镁合金中镁含量为20?25%。
【专利摘要】一种Cu?Cr?Zr?Mg合金棒材的制备方法，由以下步骤组成：以阴极铜，铜铬、铜锆和铜镁中间合金为原料，在真空度为0.1~1Pa，1300~1400℃下熔化，在氩气气氛下浇注出合金铸坯；将合金铸坯锯切处理后，加热至910~950℃，保温30~100min；将合金铸坯热挤压成棒材，进行水封处理，水温为20~30℃在线淬火，水淬时间为20~60min；将合金棒材室温拉拔；将室温拉拔后的合金棒材在氩气气氛下时效处理，时效处理温度为400~500℃，时间为1~6h，空冷或随炉冷却。本发明的优点为可实现在线淬火，省却了传统工艺中的加热工序及相应的加热设备，有利于降低能源消耗，减少金属损耗，提高生产效率，降低生产成本，适合于批量工业生产。
【IPC分类】C22F1/08, B21C37/04, C22C9/00, C22C1/03
【公开号】CN105714133
【申请号】CN201610128200
【发明人】甘春雷, 郑开宏, 王海艳, 王顺成, 李继林, 董晓蓉
【申请人】广州有色金属研究院