[发明专利]采用真空感应熔炼不同Fe含量的CuFe合金材料的制备方法

说明书

本发明公开了采用真空感应熔炼不同Fe含量的CuFe合金材料的制备方法，属于有色金属合金技术领域。主要包括：配料、装炉、抽真空、熔炼、浇铸、出炉；本发明通过采用真空感应熔炼法制备CuFe合金，其中Fe元素以CuFe母合金的形式加入，此方法制备的CuFe合金，组织致密，少气孔、夹杂，无宏观、微观偏析等缺陷。

技术领域

本发明属于有色金属合金技术领域，具体涉及采用真空感应熔炼不同Fe含量的CuFe合金材料的制备方法。

背景技术

随着高强高导铜合金被广泛应用于各行各业，对此类高强高导铜合金的使用性能及制造成本提出更高的要求，铜铁合金因其同时具有铜的导电性，热传导性，延展性，弹性等性质和铁的耐磨性，强度，硬度，磁性等性质，表现出独有的且优越的特点，如电磁波屏蔽性、弹性、导电性、放热性、耐磨性、抗菌性等，并且铜铁合金可以被加工成棒材、电缆、板材、薄膜、粉末、管状等多种物理形态，并且可以应用于各种产业领域，拥有无法超越的竞争力和市场前景。

但是从铜铁相图来看，室温时两者几乎完全不互溶，300℃时溶解度仍然为零，在1094℃时溶解度也只有5％左右，Fe在Cu中极低的溶解度，导致该合金在凝固过程中极易形成偏析严重的组织，严重影响了CuFe合金的应用。而快速凝固可以细化晶粒，增加固溶度，并且是抑制或者减轻CuFe合金在凝固过程中形成偏析组织的有效途径，因此快速凝固行为研究越来越受到人们的关注。

目前国内外生产CuFe合金的方法有：机械合金化法、形变原位复合法、气体雾化法、落管法、电磁悬浮熔炼法和真空电弧熔炼法等。其中，机械合金化法：将一定比例的Cu粉和Fe粉在高能球磨机中长时间研磨，使金属粉末在频繁的碰撞过程中，其组织结构不断细化，最终达到原子级混合而实现合金化的目的，但是这种方法在球磨过程中易代入杂质元素，成本较高；形变原位复合法：CuFe原位复合材料的原始组织一般为Cu基体上均匀分布着树枝状(熔炼法)或者颗粒状(粉末冶金法)的Fe相，经大量形变后Fe相变为纤维状。为了更好的提高CuFe合金的综合性能，常采用形变时效方法，在变形中间添加几步热处理，目前还处理研究阶段；真空电弧熔炼法：将一定比例的铜块与铁块放入真空感应炉内进行熔化，待完全溶化后浇入模具内，通常将感应熔炼法和形变时效结合在一起来提高铜铁合金的性能，但是这种普通的感应熔炼法很容易造成偏析；

这些方法有的成本较高，有的无法实现量产，现存的真空感应熔炼方法要添加稀土元素，本发明针对现有技术存在的不足，提供了采用真空感应熔炼的制备方法。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种能制备出低气体含量、组织均匀、无偏析的高性能铜铁合金材料的方法。

本发明的技术方案是：采用真空感应熔炼不同Fe含量的CuFe合金材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤一：配料

根据配比取电解铜板与CuFe母合金为原料，或者取工业纯铁与CuFe母合金为原料，待用；

步骤二：装炉

将上述配比好的原料装入真空感应熔炼炉内的坩埚中，合上炉盖，关闭放气阀，清理观察窗；

步骤三：抽真空

开启机械泵，打开低真空挡板阀抽真空，待炉内真空压力р≤0.08MPa时，开启罗茨泵；

步骤四：熔炼

当炉内真空压力р≤4Pa时，加热升温，功率升至20KW-30KW，保温5min-10min，功率升至40KW-50KW，保温5min-10min，加热功率升至60KW-70KW，保持，待坩埚内原料上下达到均匀后，降功率至20KW以下，打开充氩气阀，缓慢向炉体内充入浓度为99.999％的氩气，炉内压力升至0.08Mpa时，关闭充氩阀，升功率至70KW±5KW，精炼1min-2min；

步骤五：浇铸