[发明专利]一种冷变形强化Cu-Cr-Zr-Mg合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种冷变形强化Cu‑Cr‑Zr‑Mg合金的制备方法，具体为：将Cu块、Cr粒、Mg块和Cu‑Zr中间合金放入熔炼容器中中感应熔炼，得到Cu‑Cr‑Zr‑Mg合金液；将合金液浇注在铜模具中冷却，得到铸态Cu‑Cr‑Zr‑Mg合金；对铸态合金进行固溶处理、冷轧变形、随后进行时效处理，经机械加工，即得到Cu‑Cr‑Zr‑Mg合金成品。本发明通过对Cu‑Cr‑Zr‑Mg合金液采用铜模快速冷却，并在传统的固溶时效处理中间引入冷轧变形，增强过饱和固溶体在时效阶段的析出动力，具使得弥散、细小的第二相颗粒从铜基体中大量析出，合金的强度、电导率得到显著提升。

技术领域

本发明属于铜合金制备技术领域，涉及一种冷变形强化Cu-Cr-Zr-Mg合金的制备方法。

背景技术

Cu-Cr-Zr系合金具有高的强度、电导率和良好的导热性及抗氧化性能，被认为是高强高导铜合金中最有应用前景的一类合金，该类合金属于沉淀强化合金中的一种，兼备了优异的导电导热性能和抗拉强度，且抗软化温度高，耐磨性好。在Cu-Cr-Zr系合金中添加第四组元Mg，能对Cr的沉淀相有一定细化作用，使时效后合金硬度得到提升，然而Cu-Cr-Zr-Mg合金硬度的提升往往伴随着电导率的下降。研究表明，合金经过中等或强烈冷变形后形成一种位错密度很高的组织状态。高密度的位错相互交截，形成割阶，位错的可动性减小，使合金的强度、硬度大大提高。导电率也因位错密度的增加而略有降低。单一的变形强化使合金强度提高的幅度有限，通常要与其他强化方式配合使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种冷变形强化Cu-Cr-Zr-Mg合金的制备方法，解决了现有技术中存在的Cu-Cr-Zr-Mg合金硬度的提升往往伴随着电导率的下降的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种冷变形强化Cu-Cr-Zr-Mg合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，熔炼：

将Cu块、Cr粒、Mg块和Cu-Zr中间合金放置在熔炼容器中，在通有惰性气体的感应熔炼炉中进行熔炼，得到Cu-Cr-Zr-Mg合金液；

步骤2，铸造：

将步骤1得到的Cu-Cr-Zr-Mg合金液在铜模具中浇注、冷却，得到铸态Cu-Cr-Zr-Mg合金；

步骤3，冷加工与热处理：

将步骤2得到的铸态Cu-Cr-Zr-Mg合金放入热处理炉中进行固溶处理，采用冷轧机对固溶态的合金进行冷轧变形，随后对冷变形后的合金进行时效处理，再经机械加工，即得到Cu-Cr-Zr-Mg合金成品。

本发明的特点还在于：

步骤1中Cu-Zr中间合金中Zr含量为20～50wt％，余量为Cu。

步骤1中Cr-Zr中间合金采用Cu块与Zr粒经真空电弧熔炼得到。

步骤1中Cu块、Cr粒、Mg块和Cu-Zr中间合金按由下到上的顺序依次放置在熔炼容器中。

步骤1的熔炼过程中控制真空感应炉抽真空到5×10^-3Pa以上，并通入惰性气体保护。

步骤1熔炼过程的温度控制方式为：首先将合金快速升温至1000～1200℃，保温2～5min，再缓慢升温至1300～1600℃，保温10～25min，然后降温至1100～1300℃，保温5～10min。

步骤2中铜模具的外径为80～150mm，内径为20～60mm。

步骤3中固溶处理温度为900～1050℃，保温时间为0.5～1.5小时，水淬，冷轧轧制力为250～400kN，轧制速度为12～25m/min，合金冷轧变形量为10～70％。