[发明专利]一种铜银锆合金大尺寸锻造饼坯的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于特种金属材料及工艺领域，具体涉及一种高强铜银锆合金锻造饼坯的制备方法，其用于制备大型运载发动机用结构部件。 

背景技术

随着重型运载对液体发动机的推力需求越来越大，而大推力比的发动机对材料提出了更高的要求。选用高强度、高耐热和高疲劳寿命的铜银锆合金替代铜锆合金作为发动机推力室的内壁材料是目前主要的发展趋势之一。另外，由于发射和材料制备成本的增加，具有较高疲劳寿命的铜银锆合金在可重复使用飞行器领域也具有广阔的应用前景。 

发动机工作时，铜合金在经历低温—高温的热交变循环过程，易因低周疲劳而破坏。我国目前在役的运载火箭发动机的内壁材料为铜锆合金，在长程试车时均不同程度出现内壁产生裂纹问题，因此，拟采用具有较高强度、耐热性和坯料寿命的铜银锆合金作内壁材料，代替目前存在诸多问题的铜锆合金。但是，由于银不易与其他金属结合形成化合物固溶于基体中，因此铜银锆合金在熔炼过程中容易形成大量的气孔、夹杂、偏析等缺陷。这些缺陷不会在后续的锻造变形过程中消除，造成铜银锆合金批次报废或不满足指标要求。目前，国内尚不具备铜银锆合金饼坯的制备方法。 

发明内容

本发明针对目前国内不具备生产大型高强铜银锆合金锭坯的技术工艺方法，提出一种铜银锆合金大尺寸锻造饼坯的制备方法，突破了重型运载发动机的推力和使用寿命在材料方面的技术瓶颈。 

实现本发明目的的技术方案；一种铜银锆合金大尺寸锻造饼坯的制备方法，所述的铜银锆合金的成分为，Ag的质量百分比为2.8～3.2％，Zr的质量 百分比为0.4～0.5％，其余为Cu；其按照如下步骤进行： 

(1)铸锭熔炼 

将按照比例配好的Cu-Zr合金和单质Ag分别放于感应真空炉内，抽真空，待真空度低于10^-5时，开始加热，温度升至1240～1300℃；待合金完全熔化后，每20～40min搅拌一次，共搅拌3～5次后，静置约25～35min；静置完成后，对熔体进行过滤浇注，随后冷却至室温； 

(2)均匀化热处理 

将步骤(1)所得铸锭放入加热炉中进行均匀化热处理，热处理采用双级均匀化制度，具体为先在930～950℃保温11～13小时，然后出炉进行空冷，随后将铸锭放在815～855℃保温11～13小时后出炉锻造； 

(3)镦粗、拔长、整形 

锻造过程中上下垫板的加热温度为680～720℃；反复进行镦粗和拔长变形，共四镦四拔； 

首先将铸锭沿着径向进行第一次镦粗变形，变形量控制在50～60％，随后进行拔长，第一次拔长次数7～13次，拔长过程中的压下量控制在15～25％； 

翻转锭坯进行第二次镦粗变形，变形量控制在40～50％，接着继续拔长，第二次拔长次数7～13次，拔长过程中的压下量控制在15～25％； 

翻转锭坯进行第三次镦粗变形，变形量控制在25～45％，接着继续拔长，第三次拔长次数10～16次，拔长过程中的压下量控制在5～25％； 

翻转锭坯进行第四次镦粗变形，变形量控制在10～40％，接着继续拔长，第四次拔长次数12～18次，拔长过程中的压下量控制在5～25％； 

第四道次镦粗和拔长过程中通过限位块控制压下量以保证比最终板材的厚度高40mm；拔长完成后进行整形校平，压下量控制在5mm； 

(4)淬火、时效处理； 

整形完成以后，将饼坯投入温度为20-30℃的水中进行淬火处理；淬火的时间控制在10～30分钟；随后，将淬火的板材捞出晾干后放入温度为460～490℃热处理炉中进行时效处理，时效处理的时间为9～11小时，时效完成后出炉 空冷；最终得到的锻件经机械加工处理得到得到符合尺寸要求的板材。 

如上所述的一种铜银锆合金大尺寸锻造饼坯的制备方法，其所述的大尺寸锻造饼坯的直径在450mm以上、厚度在30mm以上。 

如上所述的一种铜银锆合金大尺寸锻造饼坯的制备方法，其所述的铜银锆合金的成分为，Ag的质量百分比为3％，Zr的质量百分比为0.5％，其余为Cu。