一種尺寸為￠120-150mm的滾輪高強(qiáng)度、高導(dǎo)電大尺寸滾輪生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及含Al2O3相彌散強(qiáng)化銅材料大尺寸高強(qiáng)度、高導(dǎo)電滾輪生產(chǎn)加工技術(shù)，其特點(diǎn)在于利用Al2O3彌散強(qiáng)化銅粉末原料，根據(jù)大尺寸導(dǎo)電滾輪材料與加工的特性，相應(yīng)的利用液壓機(jī)、擠壓機(jī)、錘鍛機(jī)、真空加熱系統(tǒng)，研究設(shè)計(jì)關(guān)鍵的工藝參數(shù)，首先加工預(yù)成型坯料，利用快速-大能量的特有技術(shù)，再經(jīng)過高溫加熱、保溫、在高速錘鍛設(shè)備上，使用閉式模具加工成形。
【專利說明】-種尺寸為ζ? 120-150mm的滾輪高強(qiáng)度、高導(dǎo)電大尺寸滾 輪生產(chǎn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明專利涉及一種高強(qiáng)度、高導(dǎo)電、高軟化溫度A1203彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料大 尺寸滾輪塑性加工技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 彌散強(qiáng)化銅材料是一種具有優(yōu)良物理性能和力學(xué)性能的功能材料。廣泛應(yīng)用于集 成電路的引線框架、各種點(diǎn)焊、高檔轎車車身點(diǎn)焊、滾焊電極、觸頭材料、電動(dòng)工具換向器、 高速電氣化鐵路架空線、大功率異步牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、高脈沖磁場(chǎng)導(dǎo)體材料，航空航天導(dǎo)體 材料。特別是近十年來隨著新材料技術(shù)的發(fā)展，轎車產(chǎn)業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)、微電子產(chǎn)業(yè)大量使用 高強(qiáng)高導(dǎo)材料的趨勢(shì)非常強(qiáng)勁，氧化鋁彌散強(qiáng)化銅復(fù)合材料從其功能性方面衡量具有不可 替代的作用。為了改善銅及銅合金在高溫下強(qiáng)度不足的缺陷，通過在銅基體中加入高溫性 能穩(wěn)定的氧化物相粒子，使材料在保持它的高導(dǎo)電性的同時(shí)，最大限度的提高它的強(qiáng)度是 目前在高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金材料領(lǐng)域中研究的熱點(diǎn)和產(chǎn)業(yè)化方向。氧化鋁彌散強(qiáng)化銅復(fù)合材料 是通過向銅基體中引入均勻分布、細(xì)小具有優(yōu)良熱穩(wěn)定性的氧化鋁顆粒，強(qiáng)化銅基體而制 得的材料。該材料不但強(qiáng)度高，導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率也非常好，更具特征的是材料處在高溫環(huán)境 下，它比任何銅合金能保持的強(qiáng)度都高，即優(yōu)良的抗軟化溫度。這一特征主要是來自均勻分 布在銅基體中微小的氧化鋁顆粒。
[0003] 彌散強(qiáng)化銅大直徑滾輪加工技術(shù)就是利用鍛造設(shè)備的快速、大能量獲得高密度、 大斷面、高溫性能優(yōu)良的導(dǎo)電輪系產(chǎn)品，應(yīng)用于轎車車身、摩托車油箱、飛機(jī)油箱、家用電器 加工等。但由于該材料中存在氧化鋁相的成分，塑性加工時(shí)基體材料變形困難。從實(shí)驗(yàn)可 知，該材料的預(yù)成型坯無論是否致密都難以進(jìn)行自由鍛造變形。只有改變坯料在變形時(shí)的 應(yīng)力狀態(tài)，用特定的加工方法才能進(jìn)行塑性變形。現(xiàn)有加工大直徑導(dǎo)電滾輪的方法是利用 熔鑄工藝澆鑄制取坯料，進(jìn)行自由鍛造、機(jī)械加工。缺點(diǎn)是利用熔鑄工藝，材料的成分大多 是Cu-Cr、Cu-Cr-Zr系列合金，屬于固溶強(qiáng)化合金材料,在較低溫度下約在固溶溫度的一半 時(shí)，將失去它們的大部分強(qiáng)度。因而在高溫環(huán)境下（500°C以上），合金材料強(qiáng)度、硬度下降， 導(dǎo)致滾輪軟化變形性能下降，這在連續(xù)化生產(chǎn)線上是非常重要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明專利的目的在于克服澆鑄合金加工大直徑滾輪導(dǎo)電材料高溫性能的缺陷， 發(fā)明一種快速、大能量加工技術(shù)來加工含有陶瓷成分材料的大直徑導(dǎo)電滾輪，使常規(guī)條件 下難以加工的材料變?yōu)榭尚小?shí)現(xiàn)大直徑滾輪在高溫（900°C以上）達(dá)到高強(qiáng)度、高導(dǎo)電、高 軟化。
[0005] -種尺寸為<2 120_150mm的滾輪高強(qiáng)度、高導(dǎo)電大尺寸滾輪生產(chǎn)方法，其特征在 于包括以下步驟：
[0006] 步驟一，制取合金粉末
[0007] 采用中頻感應(yīng)電爐熔煉電解銅，待電解銅熔化后降低電爐功率至20?30KW，計(jì)算 加入銅一鋁中間合金，所述Cu:Al = 1:1，再提高電爐功率到滿負(fù)荷），使合金熔液過熱到 1250?1300°C，保溫10?15分鐘。使用氮?dú)饣驓鍤忪F化介質(zhì)霧化含鋁0. 5?0. 6%重量 比的銅一鋁合金粉末原料。粉末原料在100?150°C下烘烤，經(jīng)過篩分獲取粒度在150um以 下合格的銅一鋁合金粉。
[0008] 步驟二，合金粉低溫導(dǎo)氧：
[0009] 將步驟一所制得的銅一鋁合金粉末置于導(dǎo)氧設(shè)備中，溫度控制在350?450°C，使 合金粉末顆粒表面與空氣中的氧反應(yīng)生成一層氧化膜。
[0010] 步驟三，氧化鋁相原位生長(zhǎng)：
[0011] 將步驟三所制的的導(dǎo)入氧源的銅一鋁合金粉置于氧化鋁生長(zhǎng)爐中，密封升溫。當(dāng) 溫度達(dá)到600-800°C時(shí)，保溫120-180分鐘，此階段銅一鋁合金粉中的A1轉(zhuǎn)變成A1 203，然 后降溫至l〇〇°C以下取出，制得A1203相彌散強(qiáng)化銅粉末。
[0012] 步驟四，
[0013] 將步驟三所制的粉末經(jīng)粉碎機(jī)粉碎一振動(dòng)篩篩分一磁選設(shè)備磁選一還原爐還原 即成為加工高強(qiáng)度、高導(dǎo)電、高軟化溫度大尺寸滾輪粉末原料。
[0014] 步驟五，壓坯制備：
[0015] 將步驟四的A1203彌散強(qiáng)化銅粉末原料，利用壓制模具在200噸液壓機(jī)設(shè)備上制 成相對(duì)密度大于85%，直徑為0 95mm的壓坯錠。把壓坯錠裝入設(shè)計(jì)制作的金屬包套中密 封。再將包套至于真空系統(tǒng)中預(yù)除氣到真空度為l〇Pa，然后分別在150°C?250°C，250°C? 350°C、350°C?450°C三個(gè)溫度段進(jìn)行除氣，每一溫度段除氣到真空度10Pa以下后，再升溫 到下一溫度段，在溫度450°C除氣時(shí)真空度達(dá)到10Pa以上后，方可封口。
[0016] 步驟六，熱燜壓密實(shí)加工將步驟五所制取的金屬包套至于加熱爐中加熱，在溫度 900°C時(shí)保溫60分鐘，然后快速取出，放入800噸擠壓機(jī)的擠壓模膛中擠壓密實(shí)，當(dāng)擠壓 機(jī)的壓力達(dá)到最高時(shí)保壓0. 5分鐘，取出冷卻、機(jī)加工扒皮，作為大尺寸導(dǎo)電輪的預(yù)成型坯 料。
[0017] 步驟七，高速大能量成形
[0018] 將步驟六所制取的預(yù)成型坯料在加熱爐中保溫45-60分鐘，溫度900-925°C，然后 利用1噸錘鍛設(shè)備，以打擊速度大于7m/s、打擊能量大于100KJ的工藝條件，在閉式成型模 腔中二次成形，變形量不超過70%
[0019] 將步驟七成形后的坯料機(jī)械加工至尺寸為<2 120-150mm的滾輪。
[0020] 步驟二中所述的導(dǎo)氧設(shè)備為導(dǎo)氧機(jī)（如圖3所示），包括以下部件，減速機(jī)（1)，推 料軸（2)，加料口（3)，料倉（4)，加熱爐（5)，支架（6)和出料口（7)，將步驟一所制得的銅一 鋁合金粉末通過加料口（3)進(jìn)入料倉（4)，該料倉（4)通過加熱爐（5)對(duì)內(nèi)部物料進(jìn)行加 熱，所述減速機(jī)（1)連接推料軸（2)，當(dāng)加熱體的溫度上升到350°C后，該推料軸（2)將合金 粉末從加料口均勻推至料倉（4)，所述推料軸的轉(zhuǎn)速和軸上的螺旋式的葉片可保證粉料在 料倉（4)保持30分鐘，使粉料的表面吸附一定的氧原子后由出料口（7)排出合金粉末，所 述支架（6)用于支撐料倉（4)，所述推料軸的轉(zhuǎn)速為10?15轉(zhuǎn)/分鐘。
[0021] 所述氧化鋁生長(zhǎng)爐（如圖4所示）包括以下部件爐體（1-1)，加熱層（1-2)，氧化 鋁相生長(zhǎng)體（1-3)和升降系統(tǒng)（1-4)，通過升降系統(tǒng)（1-4)將導(dǎo)入氧源的銅一鋁合金粉至于 氧化鋁相生長(zhǎng)體（1-3)中，該氧化鋁相生長(zhǎng)體（1-3)通過部件爐體（1-1)加熱，所述加熱層 (1-2)位于氧化鋁相生長(zhǎng)體（1-3)的外部。
[0022] 高強(qiáng)度高導(dǎo)電大尺寸滾輪加工技術(shù)的機(jī)理。
[0023] 高強(qiáng)度高導(dǎo)電大尺寸滾輪加工實(shí)際上就是A1203彌散強(qiáng)化銅材料的塑性變形過 程。一是致密化，再一個(gè)就是增加幾何尺寸，實(shí)現(xiàn)大型輪坯的可加工性。塑性變形可分為粉 體坯料與致密性坯料兩種鍛造。粉體坯料的鍛造必須考慮致密化與塑性變形問題，是比較 復(fù)雜的。迄今為止它的理論還很不完善，僅限于分析，不具備實(shí)際運(yùn)用的條件。致密性坯料 的鍛造只考慮材料在變形過程中的斷裂給加工造成困難，從根本上說就是解決氧化物相的 存在導(dǎo)致延性低、容易開裂的問題。
[0024] 在鍛造過程中，粉體坯料受到外力和內(nèi)力的作用產(chǎn)生變形而致密。如圖1所示， 作用在粉體坯料上的外力有三種：作用力F，反作用力Κ、Ν2和摩擦力f。在鍛造時(shí)，當(dāng)坯料 受到作用力后，由于下模沖和模壁的阻礙所產(chǎn)生的反作用力K阻止坯料向下運(yùn)動(dòng)和橫向流 動(dòng)，從而造成閉式模鍛的條件。當(dāng)坯料產(chǎn)生流動(dòng)時(shí)，在坯料與模壁的接觸面上，產(chǎn)生一個(gè)與 金屬流動(dòng)方向相反的摩擦力f，它作用于金屬與模壁的接觸面上的切線方向。由于摩擦力 作用的結(jié)果，改變了反作用力的方向，其合力不再垂直于模壁，而偏向于與金屬流動(dòng)相反的 方向，并使坯料的變形抗力增高，顯著影響預(yù)成型坯的變形和致密過程，改變金屬流動(dòng)的方 向，使圖1中A部位產(chǎn)生拉應(yīng)力，出現(xiàn)低密度，造成鍛件密度分布和變形的不均勻性，最容易 引起縱向開裂。
[0025] 在粉體坯料鍛造過程中，坯料與模具表面的摩擦是不可避免的。由于摩擦力的作 用，外部呈現(xiàn)鼓形，中部直徑大，兩端直徑小，按變形與致密的程度不同，可以把坯料在鍛造 過程中分為三個(gè)變形區(qū)，三個(gè)區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)是不同的，如圖2所示。在I區(qū)，由于所受到模 具與坯料接觸時(shí)的摩擦阻力和急冷作用，造成難變形區(qū)。盡管該區(qū)內(nèi)金屬處于三向壓應(yīng)力 狀態(tài)，但其應(yīng)力值較低，因此，該區(qū)為低密度區(qū)。II區(qū)為大變形區(qū)，在軸向壓力作用下，該區(qū) 內(nèi)的金屬亦有橫向流動(dòng)的趨勢(shì)，但由于受到周圍金屬的強(qiáng)大阻力，使該區(qū)內(nèi)的金屬處于三 向壓應(yīng)力狀態(tài)，且應(yīng)力值很高。該區(qū)的盈利狀態(tài)變形和致密化情況與閉式模鍛相似。因此， 致密化效果好，可獲得高密度。III區(qū)處于鍛件側(cè)面的中間位置，是最低密度區(qū)。在軸向壓力 的作用下，預(yù)成形坯內(nèi)各部位的金屬都有橫向流動(dòng)的趨勢(shì)。根據(jù)最小阻力定律 [36]，變形物 體各質(zhì)點(diǎn)在向不同方向自由移動(dòng)時(shí)，一定向阻力最小的方向移動(dòng)。所以鍛造時(shí)，坯料側(cè)面的 中間部位的橫向流動(dòng)阻力最小，橫向流動(dòng)最大，因而形成鼓形。在鼓形區(qū)產(chǎn)生了周向拉應(yīng) 力，使之成為最低密度區(qū)，存在很多孔隙，并且容易導(dǎo)致坯料鍛件開裂。
[0026] 為了使彌散強(qiáng)化銅粉體坯料在鍛造過程中既能夠達(dá)到致密化程度，又能夠避免裂 紋的產(chǎn)生，在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用快速一高能量一閉式模鍛的方式，使模壁起橫向約束 作用，改變坯料邊緣的受力狀態(tài)，使坯料鼓形表面在裂紋產(chǎn)生之前與模壁接觸，就可以同時(shí) 達(dá)到粉體坯料致密化、防止裂紋的產(chǎn)生，從而實(shí)現(xiàn)含脆性相粉體材料的大尺寸化。
[0027] 有益效果：
[0028] 現(xiàn)有的導(dǎo)電大尺寸滾輪只能用Cu-Cr, Cu一Zr, Cu一Cr一Zr等合金材料燒注而 成，通過固溶時(shí)效處理后機(jī)械加工。在較低溫度下約在固溶溫度的一半時(shí)，將失去它們的大 部分強(qiáng)度。因而在高溫環(huán)境下（500°C以上），合金材料強(qiáng)度、硬度下降，導(dǎo)致滾輪軟化變形 性能下降或者無法使用。
[0029] 為了改善銅及銅合金在高溫下強(qiáng)度不足的缺陷，使用在銅基體中加入高溫性能穩(wěn) 定的氧化物相粒子A1 203的彌散強(qiáng)化銅材料，利用快速一高能量一閉式模鍛的方式，使模壁 起橫向約束作用，改變坯料邊緣的受力狀態(tài)，使坯料鼓形表面在裂紋產(chǎn)生之前與模壁接觸， 就可以同時(shí)達(dá)到粉體坯料致密化、防止裂紋的產(chǎn)生，從而實(shí)現(xiàn)含脆性相粉體材料的大尺寸 化。本發(fā)明的特點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)大尺寸（大于〇〇mm)的同時(shí)，在高溫（900°C以上）階段達(dá)到了 高強(qiáng)度（大于400MPa)、高導(dǎo)電（大于85% IACS)、高軟化（900°C以上）的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：
[0031] 圖1為本發(fā)明坯料在模鍛過程中受力狀態(tài)。
[0032] 圖2為本發(fā)明坯料鍛造時(shí)變形區(qū)分布圖；
[0033] 圖3為導(dǎo)氧機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖4為氧化鋁相生長(zhǎng)爐結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0036] 一種尺寸為<2 120-150mm的滾輪高強(qiáng)度、高導(dǎo)電大尺寸滾輪生產(chǎn)方法，其特征在 于包括以下步驟：
[0037] 步驟一，制取合金粉末
[0038] 采用中頻感應(yīng)電爐熔煉電解銅，待電解銅熔化后降低電爐功率至20?30KW，計(jì)算 加入銅一鋁中間合金，所述Cu:Al = 1:1，再提高電爐功率到滿負(fù)荷），使合金熔液過熱到 1250?1300°C，保溫10?15分鐘。使用氮?dú)饣驓鍤忪F化介質(zhì)霧化含鋁0. 5?0. 6%重量 比的銅一鋁合金粉末原料。粉末原料在100?150°C下烘烤，經(jīng)過篩分獲取粒度在150um以 下合格的銅一鋁合金粉。
[0039] 步驟二，合金粉低溫導(dǎo)氧：
[0040] 將步驟一所制得的銅一鋁合金粉末置于導(dǎo)氧設(shè)備中，溫度控制在350?450°C，使 合金粉末顆粒表面與空氣中的氧反應(yīng)生成一層氧化膜。
[0041] 步驟三，氧化鋁相原位生長(zhǎng)：
[0042] 將步驟三所制的的導(dǎo)入氧源的銅一鋁合金粉置于氧化鋁生長(zhǎng)爐中，密封升溫。當(dāng) 溫度達(dá)到600-800°C時(shí)，保溫120-180分鐘，此階段銅一鋁合金粉中的A1轉(zhuǎn)變成A1 203，然 后降溫至l〇〇°C以下取出，制得A1203相彌散強(qiáng)化銅粉末。
[0043] 步驟四，
[0044] 將步驟三所制的粉末經(jīng)粉碎機(jī)粉碎一振動(dòng)篩篩分一磁選設(shè)備磁選一還原爐還原 即成為加工高強(qiáng)度、高導(dǎo)電、高軟化溫度大尺寸滾輪粉末原料。
[0045] 步驟五，壓坯制備：
[0046] 將步驟四的A1203彌散強(qiáng)化銅粉末原料，利用壓制模具在200噸液壓機(jī)設(shè)備上制 成相對(duì)密度大于85%，直徑為0 95mm的壓坯錠。把壓坯錠裝入設(shè)計(jì)制作的金屬包套中密 封。再將包套至于真空系統(tǒng)中預(yù)除氣到真空度為l〇Pa，然后分別在150°C?250°C，250°C? 350°C、350°C?450°C三個(gè)溫度段進(jìn)行除氣，每一溫度段除氣到真空度10Pa以下后，再升溫 到下一溫度段，在溫度450°C除氣時(shí)真空度達(dá)到lOPa以上后，方可封口。
[0047] 步驟六，熱燜壓密實(shí)加工將步驟五所制取的金屬包套至于加熱爐中加熱，在溫度 900°C時(shí)保溫60分鐘，然后快速取出，放入800噸擠壓機(jī)的擠壓模膛中擠壓密實(shí)，當(dāng)擠壓 機(jī)的壓力達(dá)到最高時(shí)保壓0.5分鐘，取出冷卻、機(jī)加工扒皮，作為大尺寸導(dǎo)電輪的預(yù)成型坯 料。
[0048] 步驟七，高速大能量成形
[0049] 將步驟六所制取的預(yù)成型坯料在加熱爐中保溫45-60分鐘，溫度900_925°C，然后 利用1噸錘鍛設(shè)備，以打擊速度大于7m/s、打擊能量大于100KJ的工藝條件，在閉式成型模 腔中二次成形，變形量不超過70%
[0050] 將步驟七成形后的坯料機(jī)械加工至尺寸為<2 120-150mm的滾輪。
[0051] 步驟二中所述的導(dǎo)氧設(shè)備為導(dǎo)氧機(jī)（如圖3所示），包括以下部件，減速機(jī)（1)，推 料軸（2)，加料口（3)，料倉（4)，加熱爐（5)，支架（6)和出料口（7)，將步驟一所制得的銅一 鋁合金粉末通過加料口（3)進(jìn)入料倉（4)，該料倉（4)通過加熱爐（5)對(duì)內(nèi)部物料進(jìn)行加 熱，所述減速機(jī)（1)連接推料軸（2)，當(dāng)加熱體的溫度上升到350°C后，該推料軸（2)將合金 粉末從加料口均勻推至料倉（4)，所述推料軸的轉(zhuǎn)速和軸上的螺旋式的葉片可保證粉料在 料倉（4)保持30分鐘，使粉料的表面吸附一定的氧原子后由出料口（7)排出合金粉末，所 述支架（6)用于支撐料倉（4)，所述推料軸的轉(zhuǎn)速為10?15轉(zhuǎn)/分鐘。
[0052] 所述氧化鋁生長(zhǎng)爐（如圖4所示）包括以下部件爐體（1-1)，加熱層（1-2)，氧化 鋁相生長(zhǎng)體（1-3)和升降系統(tǒng)（1-4)，通過升降系統(tǒng)（1-4)將導(dǎo)入氧源的銅一鋁合金粉至于 氧化鋁相生長(zhǎng)體（1-3)中，該氧化鋁相生長(zhǎng)體（1-3)通過部件爐體（1-1)加熱，所述加熱層 (1-2)位于氧化鋁相生長(zhǎng)體（1-3)的外部。
[0053] 實(shí)例 1
[0054] 1).按照本發(fā)明所涉及的相關(guān)工藝技術(shù)制取粉末原料；
[0055] 2).制取<2 120mm滾輪的壓坯錠。壓坯錠0 96mm，相對(duì)密度大于85%，在液壓機(jī)上 壓制；
[0056] 3).把壓坯錠裝入設(shè)計(jì)制作的金屬包套中密封。再將包套至于真空系統(tǒng)中預(yù)除氣 到真空度為l〇Pa，然后分別在150°C?250°C，250°C?350°C、350°C?450°C三個(gè)溫度段進(jìn) 行除氣，每一溫度段除氣的真空度為l〇Pa以上時(shí)，再升溫到下一溫度段，在溫度450°C真空 度達(dá)到10Pa以上時(shí)，封口。
[0057] 4).將包套至于加熱爐中加熱，在溫度900°C時(shí)保溫60分鐘，然后快速取出，放入 800噸擠壓機(jī)的擠壓模膛中擠壓密實(shí)，當(dāng)擠壓機(jī)的壓力達(dá)到最高時(shí)保壓0. 5分鐘，取出冷 卻、機(jī)加工扒皮，作為大尺寸導(dǎo)電輪的預(yù)成型坯料。
[0058] 5).將預(yù)成型坯料在加熱爐中保溫60分鐘，溫度900°C，然后利用1噸錘鍛設(shè)備， 以打擊速度大于7m/s、打擊能量大于100KJ的工藝條件，在閉式成型模腔中一次成形，變形 量不能超過70%，將坯料機(jī)械加工至尺寸為<2 120mm的滾輪。
[0059] 實(shí)例 2
[0060] 1).按照本發(fā)明所涉及的相關(guān)工藝技術(shù)制取粉末原料；
[0061] 2).制取150mm滾輪的壓坯錠。壓坯錠0 96mm，相對(duì)密度大于85%，在液壓機(jī)上壓 制；
[0062] 3).把壓坯錠裝入設(shè)計(jì)制作的金屬包套中密封。再將包套至于真空系統(tǒng)中預(yù)除氣 到真空度為l〇Pa，然后分別在150°C?250°C，250°C?350°C、350°C?450°C三個(gè)溫度段進(jìn) 行除氣，每一溫度段除氣的真空度到l〇Pa以上時(shí)，再升溫到下一溫度段，在溫度450°C真空 度到10Pa以上時(shí)，封口。
[0063] 4).將包套至于加熱爐中加熱，在溫度900°C時(shí)保溫60分鐘，然后快速取出，放入 800噸擠壓機(jī)的擠壓模膛中擠壓密實(shí)，當(dāng)擠壓機(jī)的壓力達(dá)到最高時(shí)保壓0. 5分鐘，取出冷卻 機(jī)加工扒皮，作為大尺寸導(dǎo)電輪的預(yù)成型坯料。
[0064] 5).將預(yù)成型坯料在加熱爐中保溫60分鐘，溫度900°C，然后利用1噸錘鍛設(shè)備， 以打擊速度大于7m/s、打擊能量大于100KJ的工藝條件，在閉式成型模腔中一次成形，然后 二次加熱二次成形，變形量不能超過70%，將坯料機(jī)械加工至尺寸為<2 150mm的滾輪。
[0065] 實(shí)例 3
[0066] 1).按照本發(fā)明所涉及的相關(guān)工藝技術(shù)制取粉末原料；
[0067] 2).制取150mm滾輪的壓坯錠。壓坯錠0 96mm，相對(duì)密度大于85%，在液壓機(jī)上壓 制；
[0068] 3).把壓坯錠裝入設(shè)計(jì)制作的金屬包套中密封。再將包套至于真空系統(tǒng)中預(yù)除氣 到真空度為l〇Pa，然后分別在150°C?250°C，250°C?350°C、350°C?450°C三個(gè)溫度段進(jìn) 行除氣，每一溫度段除氣的真空度到l〇Pa以上時(shí)，再升溫到下一溫度段，在溫度450°C真空 度到10Pa以上時(shí)，封口。
[0069] 4).將包套至于加熱爐中加熱，在溫度900°C時(shí)保溫60分鐘，然后快速取出，放入 800噸擠壓機(jī)的擠壓模膛中擠壓密實(shí)，當(dāng)擠壓機(jī)的壓力達(dá)到最高時(shí)保壓0. 5分鐘，取出冷卻 機(jī)加工扒皮，作為大尺寸導(dǎo)電輪的預(yù)成型坯料。
[0070] 5).將預(yù)成型坯料在加熱爐中保溫45分鐘，溫度925°C，然后利用1噸錘鍛設(shè)備， 以打擊速度大于7m/s、打擊能量大于100KJ的工藝條件，在閉式成型模腔中一次成形，然后 二次加熱二次成形，變形量不能超過70%，將坯料機(jī)械加工至尺寸為<2 150mm的滾輪。
[0071] 表1高強(qiáng)高導(dǎo)大尺寸滾輪的化學(xué)成分
[0072]

【權(quán)利要求】
1. 一種尺寸為<2 120-150mm的滾輪高強(qiáng)度、高導(dǎo)電大尺寸滾輪生產(chǎn)方法，其特征在于 包括以下步驟： 步驟一，制取合金粉末 采用中頻感應(yīng)電爐熔煉電解銅，待電解銅熔化后降低電爐功率至20?30KW，計(jì)算加 入銅一鋁中間合金，所述Cu:Al = 1: 1，再提高電爐功率到滿負(fù)荷），使合金熔液過熱到 1250?1300°C，保溫10?15分鐘，使用氮?dú)饣驓鍤忪F化介質(zhì)霧化含鋁0. 5?0. 6%重量比 的銅一鋁合金粉末原料，粉末原料在100?150°C下烘烤，經(jīng)過篩分獲取粒度在150um以下 合格的銅一鋁合金粉； 步驟二，合金粉低溫導(dǎo)氧： 將步驟一所制得的銅一鋁合金粉末置于導(dǎo)氧設(shè)備中，溫度控制在350?450°C，使合金 粉末顆粒表面與空氣中的氧反應(yīng)生成一層氧化膜； 步驟三，氧化鋁相原位生長(zhǎng)： 將步驟三所制的的導(dǎo)入氧源的銅一鋁合金粉置于氧化鋁生長(zhǎng)爐中，密封升溫，當(dāng)溫度 達(dá)到600-800°C時(shí)，保溫120-180分鐘，此階段銅一鋁合金粉中的A1轉(zhuǎn)變成A1203，然后降 溫至100°C以下取出，制得A1A相彌散強(qiáng)化銅粉末； 步驟四， 將步驟三所制的粉末經(jīng)粉碎機(jī)粉碎一振動(dòng)篩篩分一磁選設(shè)備磁選一還原爐還原即成 為加工高強(qiáng)度、高導(dǎo)電、高軟化溫度大尺寸滾輪粉末原料； 步驟五，壓坯制備： 將步驟四的A1203彌散強(qiáng)化銅粉末原料，利用壓制模具在200噸液壓機(jī)設(shè)備上制成相對(duì) 密度大于85%，直徑為0 95mm的壓坯錠，把壓坯錠裝入設(shè)計(jì)制作的金屬包套中密封，再將 包套至于真空系統(tǒng)中預(yù)除氣到真空度為l〇Pa，然后分別在150°C?250°C，250°C?350°C、 350°C?450°C三個(gè)溫度段進(jìn)行除氣，每一溫度段除氣到真空度10Pa以下后，再升溫到下一 溫度段，在溫度450°C除氣時(shí)真空度達(dá)到10Pa以上后，方可封口； 步驟六，熱燜壓密實(shí)加工將步驟五所制取的金屬包套至于加熱爐中加熱，在溫度900°C 時(shí)保溫60分鐘，然后快速取出，放入800噸擠壓機(jī)的擠壓模膛中擠壓密實(shí)，當(dāng)擠壓機(jī)的壓力 達(dá)到最高時(shí)保壓〇. 5分鐘，取出冷卻、機(jī)加工扒皮，作為大尺寸導(dǎo)電輪的預(yù)成型坯料； 步驟七，高速大能量成形 將步驟六所制取的預(yù)成型坯料在加熱爐中保溫45-60分鐘，溫度900-925°C，然后利用 1噸錘鍛設(shè)備，以打擊速度大于7m/s、打擊能量大于100KJ的工藝條件，在閉式成型模腔中 二次成形，變形量不超過70 % 將步驟七成形后的坯料機(jī)械加工至尺寸為<2 120-150mm的滾輪。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種尺寸為<2 120-150mm的滾輪高強(qiáng)度、高導(dǎo)電大尺寸滾輪生 產(chǎn)方法，其特征在于步驟二中所述的導(dǎo)氧設(shè)備為導(dǎo)氧機(jī)，包括以下部件，減速機(jī)（1)，推料軸 (2)，加料口（3)，料倉（4)，加熱爐（5)，支架（6)和出料口（7)，將步驟一所制得的銅一鋁合 金粉末通過加料口（3)進(jìn)入料倉（4)，該料倉（4)通過加熱爐（5)對(duì)內(nèi)部物料進(jìn)行加熱，所 述減速機(jī)⑴連接推料軸⑵，當(dāng)加熱體的溫度上升到350°C后，該推料軸⑵將合金粉末 從加料口均勻推至料倉（4)，所述推料軸的轉(zhuǎn)速和軸上的螺旋式的葉片可保證粉料在料倉 (4)保持30分鐘，使粉料的表面吸附一定的氧原子后由出料口（7)排出合金粉末，所述支架 (6)用于支撐料倉（4)，所述推料軸的轉(zhuǎn)速為10?15轉(zhuǎn)/分鐘。
3.如權(quán)利要求1所述的一種尺寸為<2 120-150mm的滾輪高強(qiáng)度、高導(dǎo)電大尺寸滾輪生 產(chǎn)方法，其特征在于所述氧化鋁生長(zhǎng)爐包括以下部件爐體（1-1)，加熱層（1-2)，氧化鋁相 生長(zhǎng)體（1-3)和升降系統(tǒng)（1-4)，通過升降系統(tǒng)（1-4)將導(dǎo)入氧源的銅一鋁合金粉至于氧 化鋁相生長(zhǎng)體（1-3)中，該氧化鋁相生長(zhǎng)體（1-3)通過部件爐體（1-1)加熱，所述加熱層 (1-2)位于氧化鋁相生長(zhǎng)體（1-3)的外部。
【文檔編號(hào)】B22F3/16GK104097031SQ201410289153
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】彭茂公, 亢若谷, 田偉平, 張家敏 申請(qǐng)人:云南科力新材料有限公司