一种Cu-Cr-Zr合金带材的短流程制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种Cu-Cr-Zr合金带材的短流程制备方法，包括下列步骤：1)坯料加热：取Cu-Cr-Zr合金铸坯，加热并保温，得高温坯料；2)同步挤压固溶：将高温坯料进行挤压，挤压出的毛坯置于水中进行水封固溶处理，即得。本发明的短流程制备方法，是将Cu-Cr-Zr合金铸坯加热后进行同步挤压固溶，固溶处理后可直接进行后续冷变形，大大缩短了工艺流程，降低了生产成本，提高了劳动效率，同时克服了传统Cu-Cr-Zr合金带材固溶困难的问题；所得Cu-Cr-Zr合金带材具有优异的力学性能和电学性能，具有广阔的应用前景；该短流程制备方法工艺简单，操作方便，成本低，适合大规模工业化生产。
【专利说明】-种Cu-Cr-Zr合金带材的短流程制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于Cu-Cr-Zr合金制备【技术领域】，具体涉及一种Cu-Cr-Zr合金带材的短 流程制备方法。
【背景技术】
[0002] Cu-Cr-Zr合金是高强高导铜合金中具有优良综合物理性能和力学性能的结 构-功能材料，既具有高的强度和良好的塑性，又继承了纯铜优良的导电性，广泛应用于高 压电气、连铸机结晶器、高速铁路接触线、热核实验反应堆冷却墙壁、微波管结构和导电部 件、电磁炮轨道、航空航天插接件连接线等领域，对重大工程项目的实施具有重要意义。
[0003] 高强高导Cu-Cr-Zr系合金的传统生产模式为熔炼一浇铸一后处理，目前对高强 高导Cu-Cr-Zr系合金的研究主要集中在对其后处理（固溶时效强化等工艺）的研究上。目 前，国内外普遍采用的强化技术工艺为固溶淬火+冷变形+时效，其中，固溶淬火形成过饱 和固溶体，冷变形可造成位错、空位等缺陷，以增加时效时的形核率，时效时形成高度弥散 的Cr粒子和Cu 3Zr粒子以强化合金。
[0004] 目前，Cu-Cr-Zr系合金中以板带材应用最为广泛。Cu-Cr-Zr合金带材的传统制备 工艺包括下列步骤：熔炼、铸造、热挤压、二次加热、固溶处理、冷变形、时效处理。现有技术 中，又有专利CN101733621A公开了一种Cu-Cr-Zr系合金板材的改性制备方法，具体包括以 下步骤：熔铸、铸锭热轧、热轧板固溶、板材表面打磨、冷轧、时效。上述制备方法虽然能获得 综合性能良好的Cu-Cr-Zr系合金板带材，但是上述制备工艺普遍存在工序多、工艺复杂、 板带固溶困难、生产周期长，成本高、能耗高、污染排放严重的问题，不能满足工业化大规模 生产的需要。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种Cu-Cr-Zr合金带材的短流程制备方法，解决现有 Cu-Cr-Zr系合金板带材生产工艺复杂、生产周期长的问题。
[0006] 为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种CU-Cr-Zr合金带材的短流 程制备方法，包括下列步骤：
[0007] 1)坯料加热：取Cu-Cr-Zr合金铸坯，加热并保温，得高温坯料；
[0008] 2)同步挤压固溶：将步骤1)所得高温坯料进行挤压，挤压出的毛坯置于水中进行 水封固溶处理，即得所述Cu-Cr-Zr合金带材。
[0009] 步骤1)中，所述加热指加热至850?1050°C ;所述保温的时间为10?90min。
[0010] 步骤2)中，所述挤压用的挤压筒和挤压模具在使用前进行预热；预热的温度为 450 ?550 ?。
[0011] 步骤2)中，所述水的温度为15?25°C。
[0012] 所述水封固溶处理的时间为30?60min。
[0013] 步骤2)中，水封固溶处理后所得固溶带材可直接进行冷轧变形。
[0014] 所述冷轧变形后的带材在保护气氛下进行时效处理。
[0015] 所述保护气氛为氩气或氮气。
[0016] 所述时效处理的温度为400?600°C，时间为0· 25?6h。
[0017] Cu-Cr-Zr合金热挤压的温度在900?1050°C之间，而该合金的传统固溶处理温度 为950?1000°C，保温时间为10?90min，因此在进行热挤压时充分保温，使毛坯挤压后保 持在固溶温度，直接进行固溶处理，然后进行后续冷变形，可大大缩短工艺流程。
[0018] 本发明的Cu-Cr-Zr合金带材的短流程制备方法，是将Cu-Cr-Zr合金铸述加热 后进行同步挤压固溶，即挤压后直接置于水中进行水封固溶处理，将传统工艺的铸坯挤 压-二次加热-固溶处理优化为挤压与固溶处理同时进行，固溶处理后可直接进行后续冷 变形，减少了加工工序，简化了生产工艺，大大缩短了工艺流程，省去了二次加热用加热炉 的设备投入，降低了生产成本，提高了劳动效率，同时克服了传统Cu-Cr-Zr合金带材固溶 困难的问题；所得Cu-Cr-Zr合金带材具有优异的力学性能和电学性能，具有广阔的应用前 景；该短流程制备方法工艺简单，操作方便，成本低，适合大规模工业化生产。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的说明。
【具体实施方式】 [0020] 中，所用Cu-0. 33Cr-0. 06Zr合金铸坯是指合金中，Cr的质量百分含 量为0. 33%，Zr的质量百分含量为0. 06%，余量为Cu。
[0021] 实施例1
[0022] 本实施例的Cu-Cr-Zr合金带材的短流程制备方法，包括下列步骤：
[0023] 1)坯料加热：取Cu-0. 33Cr_0.06Zr合金铸坯，在箱式炉中加热至850°C，保温 90min使铸坯受热均匀，得高温坯料；
[0024] 对挤压机中的挤压筒和挤压模具进行预热，预热温度为450°C ;
[0025] 2)同步挤压固溶：将步骤1)所得高温坯料放入挤压筒中，挤压凸模水平运动到挤 压筒端面以内20mm处，起导向作用；挤压机空程运动，挤压凸模进入挤压筒，进行挤压；挤 压过程中，由于金属运动产生的摩擦热，使得高温坯料挤压后的温度仍然保持在固溶温度 范围（900?IOO(TC)内；坯料挤压变形后从挤压筒另一端挤出，挤压出的毛坯在挤出的瞬 间进入15°C的冷水中进行水封固溶处理，固溶时间为60min，得固溶带材；
[0026] 3)冷变形：将步骤2)所得固溶带材进行打磨、表面清理后，进行冷轧变形；
[0027] 4)时效处理：将冷轧变形后的带材置于真空气氛管式炉内，在氩气保护气氛下进 行时效处理，时效处理的温度为600°C，时间为0. 25h，即得所述Cu-Cr-Zr合金带材。
[0028] 实施例2
[0029] 本实施例的Cu-Cr-Zr合金带材的短流程制备方法，包括下列步骤：
[0030] 1)坯料加热：取Cu-o. 33Cr-0.06Zr合金铸坯，在箱式炉中加热至900°C，保温 60min使铸坯受热均匀，得高温坯料；
[0031] 对挤压机中的挤压筒和挤压模具进行预热，预热温度为480°C ;
[0032] 2)同步挤压固溶：将步骤1)所得高温坯料放入挤压筒中，挤压凸模水平运动到挤 压筒端面以内20mm处，起导向作用；挤压机空程运动，挤压凸模进入挤压筒，进行挤压；挤 压过程中，由于金属运动产生的摩擦热，使得高温坯料挤压后的温度仍然保持在固溶温度 范围（900?IOO(TC)内；坯料挤压变形后从挤压筒另一端挤出，挤压出的毛坯在挤出的瞬 间进入20°C的冷水中进行水封固溶处理，固溶时间为50min，得固溶带材；
[0033] 3)冷变形：将步骤2)所得固溶带材进行打磨、表面清理后，进行冷轧变形；
[0034] 4)时效处理：将冷轧变形后的带材置于真空气氛管式炉内，在氩气保护气氛下进 行时效处理，时效处理的温度为500°C，时间为2h，即得所述Cu-Cr-Zr合金带材。
[0035] 实施例3
[0036] 本实施例的Cu-Cr-Zr合金带材的短流程制备方法，包括下列步骤：
[0037] 1)坯料加热：取Cu-0. 33Cr_0.06Zr合金铸坯，在箱式炉中加热至950°C，保温 30min使铸坯受热均匀，得高温坯料；
[0038] 对挤压机中的挤压筒和挤压模具进行预热，预热温度为510°C ;
[0039] 2)同步挤压固溶：将步骤1)所得高温坯料放入挤压筒中，挤压凸模水平运动到挤 压筒端面以内20mm处，起导向作用；挤压机空程运动，挤压凸模进入挤压筒，进行挤压；挤 压过程中，由于金属运动产生的摩擦热，使得高温坯料挤压后的温度仍然保持在固溶温度 范围（900?IOO(TC)内；坯料挤压变形后从挤压筒另一端挤出，挤压出的毛坯在挤出的瞬 间进入25°C的冷水中进行水封固溶处理，固溶时间为460min，得固溶带材；
[0040] 3)冷变形：将步骤2)所得固溶带材进行打磨、表面清理后，进行冷轧变形；
[0041] 4)时效处理：将冷轧变形后的带材置于真空气氛管式炉内，在氩气保护气氛下进 行时效处理，时效处理的温度为450°C，时间为4h，即得所述Cu-Cr-Zr合金带材。
[0042] 实施例4
[0043] 本实施例的Cu-Cr-Zr合金带材的短流程制备方法，包括下列步骤：
[0044] 1)坯料加热：取Cu-0. 33Cr-0.06Zr合金铸坯，在箱式炉中加热至1050°C，保温 IOmin使铸坯受热均匀，得高温坯料；
[0045] 对挤压机中的挤压筒和挤压模具进行预热，预热温度为550°C ;
[0046] 2)同步挤压固溶：将步骤1)所得高温坯料放入挤压筒中，挤压凸模水平运动到挤 压筒端面以内20mm处，起导向作用；挤压机空程运动，挤压凸模进入挤压筒，进行挤压；挤 压过程中，由于金属运动产生的摩擦热，使得高温坯料挤压后的温度仍然保持在固溶温度 范围（900?IOO(TC)内；坯料挤压变形后从挤压筒另一端挤出，挤压出的毛坯在挤出的瞬 间进入20°C的冷水中进行水封固溶处理，固溶时间为30min，得固溶带材；
[0047] 3)冷变形：将步骤2)所得固溶带材进行打磨、表面清理后，进行冷轧变形；
[0048] 4)时效处理：将冷轧变形后的带材置于真空气氛管式炉内，在氩气保护气氛下进 行时效处理，时效处理的温度为400°C，时间为6h，即得所述Cu-Cr-Zr合金带材。
[0049] 实验例
[0050] 本实验例对实施例1?4所得Cu-Cr-Zr合金带材的力学性能及电学性能进行检 测，结果如表1所示。
[0051] 其中，对比例为传统制备工艺所得的Cu-Cr-Zr合金带材的，传统制备工艺包括下 列步骤：熔炼、铸造、热挤压、二次加热、固溶处理、冷变形、时效处理。
[0052] 表1实施例1?4所得Cu-Cr-Zr合金带材性能检测结果
[0053]
【权利要求】
1. 一种Cu-Cr-Zr合金带材的短流程制备方法，其特征在于：包括下列步骤： 1) 坯料加热：取Cu-Cr-Zr合金铸坯，加热并保温，得高温坯料； 2) 同步挤压固溶：将步骤1)所得高温坯料进行挤压，挤压出的毛坯置于水中进行水封 固溶处理，即得所述Cu-Cr-Zr合金带材。
2. 根据权利要求1所述的Cu-Cr-Zr合金带材的短流程制备方法，其特征在于：步骤1) 中，所述加热指加热至850?1050°C ;所述保温的时间为10?90min。
3. 根据权利要求1所述的Cu-Cr-Zr合金带材的短流程制备方法，其特征在于：步骤2) 中，所述挤压用的挤压筒和挤压模具在使用前进行预热；预热的温度为450?550°C。
4. 根据权利要求1所述的Cu-Cr-Zr合金带材的短流程制备方法，其特征在于：步骤2) 中，所述水的温度为15?25°C。
5. 根据权利要求1或4所述的Cu-Cr-Zr合金带材的短流程制备方法，其特征在于：所 述水封固溶处理的时间为30?60min。
6. 根据权利要求1所述的Cu-Cr-Zr合金带材的短流程制备方法，其特征在于：步骤2) 中，水封固溶处理后所得固溶带材可直接进行冷轧变形。
7. 根据权利要求6所述的Cu-Cr-Zr合金带材的短流程制备方法，其特征在于：所述冷 轧变形后的带材在保护气氛下进行时效处理。
8. 根据权利要求7所述的Cu-Cr-Zr合金带材的短流程制备方法，其特征在于：所述时 效处理的温度为400?600°C，时间为0· 25?6h。
【文档编号】C22F1/08GK104294196SQ201410477959
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】张彦敏, 赵培峰, 宋克兴, 郜建新, 刘亚民, 莫长春, 国秀花, 张学宾, 李红霞, 贾淑果 申请人:河南科技大学