[发明专利]一种耐高温高导电CuCrNb系铜合金粉末的制备方法

说明书

本发明公开了一种耐高温高导电CuCrNb系铜合金粉末的制备方法，所述铜合金粉末的成分按质量百分比计为：Cr 3.2‑6.5%、Nb 2.9‑5.8%、余量为铜，所述制备方法包括以下步骤：S1熔炼；S2热锻；S3机加工；S4等离子旋转气雾化制粉：将旋转电极装配到雾化制粉设备的进给装置中，进行雾化制粉；S5筛分。本发明通过对合金成分调整改善铜合金的高温性能，采用等离子旋转气雾化制备粉末，高转速骤冷条件下可以促进CrNb相的析出，从而提高粉末冶金后的耐高温及导电性能，通过控制制粉转速调整细粉与粗粉的比例，解决了铜合金在高温环境下易软化的技术难题，扩展了铜合金的应用领域及范围。

技术领域

本发明涉及金属粉末加工技术领域，具体是涉及一种耐高温高导电CuCrNb系铜合金粉末的制备方法。

背景技术

纯铜（紫铜）因其优异的导电、导热、耐磨、耐腐蚀性能而被广泛应用于各个领域中，如电工、机电、电子等行业。但随着现代工业的发展，纯铜其软态强度较低，尤其抗高温变形能力差，越来越无法满足使用要求。

合金化制备方法是制备高强高导铜合金的有效方法之一，即在铜基体中加入一定的合金元素，通过形成过饱和固溶体，使铜基体发生晶格畸变或通过时效析出强化，从而获得满足实际要求的高强高导铜合金。其主要的强化方式有：固溶强化、沉淀强化、细晶强化和变形强化这四种。然而，随着航空航天领域的快速发展，对铜合金提出更严格要求。不仅需要铜合金具备良好的导电导热性能，还需要其具有优异的耐高温性能及抗蠕变性能。例如，作为可重复使用的运载火箭内衬材料，该合金需要具有较高的高温强度、优异的抗蠕变性、良好的低周疲劳寿命和良好的热稳定性。

在航天发动机反复运行的期间，衬里壁向内逐渐弯曲，直到冷通道壁失效。热烫会加剧这种情况，热烫会增加环境侵蚀、表面粗糙化以及由于形成低导电性氧化物和多孔金属而导致温度升高。这可能导致衬里开裂。虽然冷却通道故障不会直接危及机组人员，但发动机性能会降低，航天器可能无法到达正确的轨道或轨道。因此，合适的内衬材料至关重要。

CuCrNb合金作为新一代耐高温铜合金，具有优异的耐高温性能，同时具有良好的导电、导热及抗蠕变性能，是航空航天领域发展中不可或缺的材料之一。且随着3D打印技术的发展，解决了复杂结构零部件的制造问题，更加拓展了该合金的应用领域及范围。目前国外发达国家，如美国已开发出该种材料并广泛应用于航空航天领域，且对我国进行了技术封锁。因此，我们急需攻克该技术难题，使该材料国产化，为我国航空航天领域的发展做出贡献。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明公开了一种耐高温高导电CuCrNb系铜合金粉末的制备方法。

本发明的技术方案是：

一种耐高温高导电CuCrNb系铜合金粉末的制备方法，所述铜合金粉末的成分按质量百分比计为：Cr 3.2-6.5%、Nb 2.9-5.8%、余量为铜；

所述铜合金粉末的制备方法包括以下步骤：

S1熔炼：将原材料按比例混合并制备成电极棒，将电极棒放入真空自耗电弧熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为2600-2700℃，使3种金属完全熔化，同时在合金基体中形成弥散分布的析出相，该析出相主要为CrNb相，持续熔炼2-3h得到合金铸锭；

S2热锻：将步骤S1得到的合金铸锭进行热锻处理，热锻保温温度为1000-1200℃，热锻保温时间为120-180min，保温结束后取出合金铸锭在空气中进行锻造，锻造过程使用红外测温仪进行实时测量，锻造不得低于终锻温度，终锻温度为800-900℃，若达到终锻温度时仍未成型，则进行回炉保温，保温温度1000-1200℃，保温时间30-60min，保温时间到后取出继续锻造，重复上述步骤，直至锻造完毕；

S3机加工：将热锻好的合金铸锭进行机加工，制备雾化制粉所需的旋转电极的旋转电极；