專利名稱：一種銅鉻中間合金的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
銅鉻合金具有高強(qiáng)度高導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，廣泛應(yīng)用于集成電路引線框架、高速鐵 路接觸導(dǎo)線、大功率接觸器觸頭、摩擦電阻焊觸頭、電火花磨削工具材料，但其熔煉工藝 復(fù)雜，需要事先制備中間合金。目前制備銅鉻中間合金的方法主要有高能球磨結(jié)合粉 末冶金法(熱壓燒結(jié)法)、真空自耗電極電弧熔煉法、真空感應(yīng)熔煉法、粉末爆炸壓實(shí) 法 (J.Ballat and D. Konig.Insulation characteristics andwelding behavior of vacuum switchcontacts made from various CuCr alloys. Electrical Insulation,IEEE Transactions. 1993,28 :628-634.)，這些方法存在制備工藝復(fù)雜、能耗高、成本高等問題， 特別是制備的中間合金宏觀偏析嚴(yán)重，組織不均勻，這給熔煉配料帶來困難，使熔煉的銅鉻 合金化學(xué)成分不易精確控制，這嚴(yán)重地制約了高強(qiáng)度高導(dǎo)電銅鉻合金的工業(yè)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種銅鉻中間合金的制備方法。 本發(fā)明采用燃燒合成熔化技術(shù)聯(lián)用快速凝固技術(shù)制備銅鉻中間合金，該技術(shù)具有 工藝簡便，所需設(shè)備簡單，成本低廉，生產(chǎn)周期短等特點(diǎn)，特別是制備的材料無宏觀偏析，組 織結(jié)構(gòu)均勻。 本發(fā)明通過設(shè)計(jì)合成路線，利用鋁熱還原反應(yīng)放出的高熱量使反應(yīng)產(chǎn)物熔化，并 使高溫熔體自凈化，根據(jù)產(chǎn)物間的密度差，迅速完成目標(biāo)產(chǎn)物與副產(chǎn)物的分離，從而得到高 純度的合金熔體，聯(lián)用快速凝固技術(shù)制得銅鉻中間合金。復(fù)合工藝制備的銅鉻中間合金具 有組織結(jié)構(gòu)均勻，無宏觀偏析等特點(diǎn)，通過調(diào)整反應(yīng)物的比例，合金含量可調(diào)。
—種銅鉻中間合金的制備方法，其特征在于按照鋁氧化銅銅鉻為
1 : 4. 42 : 2. 50 6. 27 : 2. 00 2. 45的質(zhì)量比稱取原料粉末，反應(yīng)物料球磨4 8小 時(shí)，用40 60MPa的壓力將混合反應(yīng)物料在金屬模具中壓為坯體；在反應(yīng)坯體上部放置引
燃劑壓塊，將裝有反應(yīng)坯體的模具置于反應(yīng)容器中，用氬氣吹掃反應(yīng)容器以排除其中的空
氣，將反應(yīng)物料坯體加熱到210 23(TC，并在此溫度保溫，使從反應(yīng)物料表面脫附的氣體 完全排除，再通入4 8MPa氬氣，將物料坯體繼續(xù)加熱到250 280°C ，在此溫度范圍通過 引燃劑自發(fā)反應(yīng)放出的熱量引發(fā)反應(yīng)物料的反應(yīng)，燃燒反應(yīng)在數(shù)秒內(nèi)完成，引燃劑占總反 應(yīng)物料重量的3 5%，引燃劑中高錳酸鉀、鋁粉、硫粉的質(zhì)量比為2 : 1 1.5 : 1;
材料隨反應(yīng)容器冷卻至室溫后從容器中取出材料，將材料表面副產(chǎn)物A1203去 除，得到厚度6 8mm銅鉻中間合金。 經(jīng)X射線衍射技術(shù)表征，證明所制備的材料由面心立方銅和體心立方鉻兩相組 成。用掃描電鏡、透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)微米級的枝晶(鉻)均勻地分布在銅基體上，基體的晶 粒尺寸為200 1000nm，二次枝晶臂間距小于500nm，組織結(jié)構(gòu)均勻。銅鉻中間合金的化學(xué)成分為鉻20 25%，銅75 80% ;相對密度大于96% ;維氏硬度為1. 27 4. 16GPa ;壓 縮屈服強(qiáng)度為280 410MPa。 該方法與現(xiàn)有銅鉻中間合金的制備方法相比所需設(shè)備簡單、耗能低、周期短、成本 低，制備的材料無偏析，組織結(jié)構(gòu)均勻，同時(shí)具有優(yōu)異的力學(xué)性能。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 : 按照鋁氧化銅銅鉻為i : 4.42 : 2.50 : 2.oo的配方稱取原料粉術(shù)，反
應(yīng)物料球磨8小時(shí)，用40MPa的壓力將混合好的反應(yīng)物料在金屬模具中壓為反應(yīng)坯體。在 反應(yīng)坯體上部放置引燃劑壓塊，將裝有反應(yīng)坯體的金屬模具置于反應(yīng)容器中，用氬氣吹洗 反應(yīng)容器以排除其中的空氣，將反應(yīng)物料坯體加熱到21(TC，并在此溫度保溫20分鐘。然 后從容器中排出從反應(yīng)物料表面脫附的氣體，然后通入5MPa氬氣，將物料坯體繼續(xù)加熱到 250°C ，并在此溫度下通過引燃劑自發(fā)反應(yīng)放出的熱量引發(fā)反應(yīng)物料的反應(yīng)，反應(yīng)將在數(shù)秒 內(nèi)完成。引燃劑含量占總反應(yīng)物料質(zhì)量百分含量的3%，其中高錳酸鉀、鋁粉、硫粉的質(zhì)量比
為2 : i : i。反應(yīng)完成后所制備的材料隨反應(yīng)容器冷卻至室溫，取出產(chǎn)物將表面副產(chǎn)物
手工去除，制得銅鉻中間合金。 銅鉻中間合金的化學(xué)成分為鉻20. 3，銅79. 7% ;相對密度為96. 6% ;維氏硬度為 1. 27GPa ;壓縮屈服強(qiáng)度為280MPa。
實(shí)施例2: 按照鋁氧化銅銅鉻為i : 4.42 : 3. oi : 2.17的配方稱取原料粉末，反應(yīng)
物料球磨8小時(shí)，用50MPa的壓力將混合好的反應(yīng)物料在金屬模具中壓為反應(yīng)坯體。在反
應(yīng)坯體上部放置引燃劑壓塊，將裝有反應(yīng)坯體的金屬模具置于反應(yīng)容器中，用氬氣吹洗反
應(yīng)容器以排除其中的空氣，將反應(yīng)物料坯體加熱到21(TC，并在此溫度保溫20分鐘。排出從 反應(yīng)物料表面脫附的氣體，然后通入6MPa氬氣，將物料坯體繼續(xù)加熱到26(TC，并在此溫度 下通過引燃劑自發(fā)反應(yīng)放出的熱量引發(fā)反應(yīng)物料的反應(yīng)，反應(yīng)將在數(shù)秒完成。引燃劑占總 反應(yīng)物料的質(zhì)量百分含量的4%，其中高錳酸鉀、鋁粉、硫粉的質(zhì)量比為2 : 1.3 : 1。反
應(yīng)完成后所制備的材料隨反應(yīng)容器冷卻至室溫，取出產(chǎn)物將副產(chǎn)物手工去除，制得銅鉻中 間合金。銅鉻中間合金的化學(xué)成分為鉻23. 5%，銅76. 5% ;相對密度為96. 3% ;維氏硬度 為2. 78GPa ;壓縮屈服強(qiáng)度為360MPa。
實(shí)施例3: 按照鋁氧化銅銅鉻為i : 4.42 : 6.27 : 2.45，的配方稱取原料粉術(shù)，反應(yīng)
物料球磨8小時(shí)，用60MPa的壓力將混合好的反應(yīng)物料在金屬模具中壓為反應(yīng)坯體。在反 應(yīng)坯體上部放置引燃劑壓塊，將裝有反應(yīng)坯體的金屬模具置于反應(yīng)容器中，用氬氣吹洗反 應(yīng)容器以排除其中的空氣，將反應(yīng)物料坯體加熱到21(TC，并在此溫度保溫20分鐘。排出 從反應(yīng)物料表面脫附的氣體，然后通入7MPa氬氣，將物料坯體繼續(xù)加熱到260°C ，并在此溫 度下通過引燃劑自發(fā)反應(yīng)放出的熱量引發(fā)反應(yīng)物料的反應(yīng)，反應(yīng)將在數(shù)秒完成。引燃劑占 總反應(yīng)物料的質(zhì)量百分含量的3.5%，其中高錳酸鉀、鋁粉、硫粉的質(zhì)量比為2 : 1.5 : 1。 反應(yīng)完成后所制備的材料隨反應(yīng)容器冷卻至室溫，取出產(chǎn)物將副產(chǎn)物手工去除，制得銅鉻
銅鉻中間合金的化學(xué)成分為鉻24. 8%，銅75. 2% ;相對密度為97. 2% ;維氏硬度 為4. 16GPa ;壓縮屈服強(qiáng)度為410MPa。
權(quán)利要求
一種銅鉻中間合金的制備方法，其特征在于按照鋁∶氧化銅∶銅∶鉻為1∶4.42∶2.50～6.27∶2.00～2.45的質(zhì)量比稱取原料粉末，反應(yīng)物料球磨4～8小時(shí)，用40～60MPa的壓力將混合反應(yīng)物料在金屬模具中壓為坯體；在反應(yīng)坯體上部放置引燃劑壓塊，將裝有反應(yīng)坯體的模具置于反應(yīng)容器中，用氬氣吹掃反應(yīng)容器以排除其中的空氣，將反應(yīng)物料坯體加熱到210～230℃，并在此溫度保溫，使從反應(yīng)物料表面脫附的氣體完全排除，再通入4～8MPa氬氣，將物料坯體繼續(xù)加熱到250～280℃，在此溫度范圍通過引燃劑自發(fā)反應(yīng)放出的熱量引發(fā)反應(yīng)物料的反應(yīng)，燃燒反應(yīng)在數(shù)秒內(nèi)完成，引燃劑占總反應(yīng)物料重量的3～5％，引燃劑中高錳酸鉀、鋁粉、硫粉的質(zhì)量比為2∶1～1.5∶1；材料隨反應(yīng)容器冷卻至室溫后從容器中取出材料，將材料表面副產(chǎn)物Al2O3去除，得到厚度6～8mm銅鉻中間合金。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種銅鉻中間合金的制備方法。本發(fā)明利用鋁熱還原反應(yīng)放出的高熱量使反應(yīng)產(chǎn)物熔化，并使高溫熔體自凈化，根據(jù)產(chǎn)物間的密度差，迅速完成目標(biāo)產(chǎn)物與副產(chǎn)物的分離，從而得到高純度的合金熔體。制備的銅鉻中間合金具有組織結(jié)構(gòu)均勻，無宏觀偏析等特點(diǎn)。
文檔編號C22C1/05GK101760659SQ20081018448
公開日2010年6月30日 申請日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者劉維民, 李來軍, 楊軍, 畢秦嶺, 馬吉強(qiáng) 申請人:中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所