一种制备铜铁复合功能材料的方法与流程

本发明涉及金属材料的制备方法，特别涉及一种制备铜铁复合功能材料的方法。

背景技术：

铜铁复合功能材料既有铜的高导、耐蚀及良好焊接性等特点,又具备铁的高强、高刚度及导磁性、电磁屏蔽性等优势，在汽车、航空航天、船舶、兵器工业和通讯设备制造领域具有广阔的应用前景。

由于含铁量超过3％的铜铁不能形成合金，目前铜铁复合材料的制备技术主要有电子束焊接等焊接复合技术，扩散复合、轧制复合、爆炸复合等固相复合技术及固液铸造等复合技术。铜或铜合金与铁或低碳钢的熔点和热膨胀系数等物理性能及防腐蚀等化学性能的差异较大。电子束焊接等焊接复合技术易在熔合区形成疏松及微裂纹等缺陷，影响材料的结合强度。固相复合技术在后期轧制或爆炸等关键阶段，易于双金属结合处形成多夹层以及硬脆性化合物等缺陷，材料的结合强度及其他相关力学性能不稳定。因此，需要提供一种均匀性好的能简单制备铜铁复合功能材料的方法。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种均匀性好的制备铜铁复合功能材料的方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种制备铜铁复合功能材料的方法，所述铜铁复合功能材料的配方成分质量百分比为：铁5.0-90.0，钛0.1-0.3，稀土元素金属0.05-0.15，其余为铜，控制碳量不超过0.1，杂质元素总量不超过1。

所述制备铜铁复合功能材料的方法包括如下步骤：

(a)配料：按化学成分要求，将符合配方质量百分比的电解铜、纯铁与矿石无机物混合得到第一混合物；

(b)熔炼：将配好的第一混合物放入中高频电磁感应炉或其它熔炼炉中，按常规的铜合金冶炼工艺熔化；之后在特定的熔炼阶段向炉内加入钛和稀土元素；

(c)浇注：将熔化了的金属液浇入钢模、铜模或其它模内得到浇铸铸锭；

(d)冷却：铸模内熔体逐渐冷却至全部凝固成铜和铁分布均匀的复合材料铸锭；

(e)热锻：将上述铸锭放入加热炉中，加热至500℃-1200℃区间的某一温度，保温50-180分钟，然后热锻或在常规轧机上热轧，使其达到20％以上的变形。

优选的，所述稀土元素为镧或铈。

采用上述技术方案，本发明通过控制碳含量，使得铜和铁能够融合、共同结晶，进而制备出一种铜铁均匀分布的铜铁复合功能材料。

附图说明

图1为实施例1中铜铁复合功能材料的金相图；

图2为实施例3中铜铁复合功能材料的金相图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

一种制备铜铁复合功能材料的方法，分别称取电解铜90kg，纯铁10kg，钛0.2kg，复合稀土0.1kg，矿石无机物3kg；

所述制备铜铁复合功能材料的方法包括如下步骤：

(a)配料：按化学成分要求，将符合配方质量百分比的电解铜、纯铁与矿石无机物混合得到第一混合物；

(b)熔炼：将配好的第一混合物放入中高频电磁感应炉或其它熔炼炉中，按常规的铜合金冶炼工艺熔化；之后在特定的熔炼阶段向炉内加入钛和稀土元素；

(c)浇注：将熔化了的金属液浇入钢模、铜模或其它模内得到浇铸铸锭；

(d)冷却：铸模内熔体逐渐冷却至全部凝固成铜和铁分布均匀的复合材料铸锭；

(e)热锻：将上述铸锭放入加热炉中，加热至800℃左右，保温100分钟，然后热锻或在常规轧机上热轧，使其达到20％以上的变形。

对实用本发明的方法制备得到的铜铁复合功能材料进行金相分析，可以清晰看出铁相在铜晶体中呈弥散均匀分布，达到了理想的效果。

利用cmt5504微机控制电子万能试验机和hb-3000型布氏硬度计对利用本发明的方法制备得到的铜铁复合功能材料进行抗拉伸强度re、规定塑性延伸强度rp0.2、断后拉伸长率a和布氏硬度值hbw进行测试，得到以下测试结果：

可以看出利用本发明的方法制备得到的铜铁复合功能材料具有良好的抗拉伸强度、规定塑性延伸强度、断后伸长率和布氏硬度值。

实施例2

一种制备铜铁复合功能材料的方法，分别称取电解铜10kg,纯铁90kg，钛0.15kg，富镧稀土0.15kg，矿石无机物3kg；

所述制备铜铁复合功能材料的方法包括如下步骤：

(a)配料：按化学成分要求，将符合配方质量百分比的电解铜、纯铁与矿石无机物混合得到第一混合物；

(b)熔炼：将配好的第一混合物放入中高频电磁感应炉或其它熔炼炉中，按常规的铜合金冶炼工艺熔化；之后在特定的熔炼阶段向炉内加入钛和稀土元素；

(c)浇注：将熔化了的金属液浇入钢模、铜模或其它模内得到浇铸铸锭；

(d)冷却：铸模内熔体逐渐冷却至全部凝固成铜和铁分布均匀的复合材料铸锭；

(e)热锻：将上述铸锭放入加热炉中，加热至500℃左右，保温50分钟，然后热锻或在常规轧机上热轧，使其达到20％以上的变形。

利用cmt5504微机控制电子万能试验机和hb-3000型布氏硬度计对利用本发明的方法制备得到的铜铁复合功能材料进行抗拉伸强度re、规定塑性延伸强度rp0.2、断后拉伸长率a和布氏硬度值hbw进行测试，得到以下测试结果：

实施例3

一种制备铜铁复合功能材料的方法，称取电解铜60kg,纯铁40kg，钛0.2kg，富铈稀土0.15kg，矿石无机物3kg；

所述制备铜铁复合功能材料的方法包括如下步骤：

(a)配料：按化学成分要求，将符合配方质量百分比的电解铜、纯铁与矿石无机物混合得到第一混合物；

(b)熔炼：将配好的第一混合物放入中高频电磁感应炉或其它熔炼炉中，按常规的铜合金冶炼工艺熔化；之后在特定的熔炼阶段向炉内加入钛和稀土元素；

(c)浇注：将熔化了的金属液浇入钢模、铜模或其它模内得到浇铸铸锭；

(d)冷却：铸模内熔体逐渐冷却至全部凝固成铜和铁分布均匀的复合材料铸锭；

(e)热锻：将上述铸锭放入热处理炉中，加热至1200℃左右，保温180分钟，然后热锻或在常规轧机上热轧，使其达到20％以上的变形。

利用cmt5504微机控制电子万能试验机和hb-3000型布氏硬度计对利用本发明的方法制备得到的铜铁复合功能材料进行抗拉伸强度re、规定塑性延伸强度rp0.2、断后拉伸长率a和布氏硬度值hbw进行测试，得到以下测试结果：

本发明通过控制碳含量，使得铜和铁能够融合、共同结晶，进而制备出一种铜铁均匀分布的铜铁复合功能材料。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。