CN101760659B - 一种铜铬中间合金的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铜铬中间合金的制备方法。本发明利用铝热还原反应放出的高热量使反应产物熔化，并使高温熔体自净化，根据产物间的密度差，迅速完成目标产物与副产物的分离，从而得到高纯度的合金熔体。制备的铜铬中间合金具有组织结构均匀，无宏观偏析等特点。
Description
背景技术
本发明叙述了一种铜铬中间合金的制备方法。
技术领域
铜铬合金具有高强度高导电导热性能，广泛应用于集成电路引线框架、高速铁路接触导线、大功率接触器触头、摩擦电阻焊触头、电火花磨削工具材料，但其熔炼工艺复杂，需要事先制备中间合金。目前制备铜铬中间合金的方法主要有高能球磨结合粉末冶金法(热压烧结法)、真空自耗电极电弧熔炼法、真空感应熔炼法、粉末爆炸压实法(J.Ballat and D.Konig. Insulation characteristics andwelding behavior of vacuum switchcontacts made from various CuCr a
发明内容
本发明的目的在于提供一种铜铬中间合金的制备方法。
本发明采用燃烧合成熔化技术联用快速凝固技术制备铜铬中间合金，该技术具有工艺简便，所需设备简单，成本低廉，生产周期短等特点，特别是制备的材料无宏观偏析，组织结构均匀。
本发明通过设计合成路线，利用铝热还原反应放出的高热量使反应产物熔化，并使高温熔体自净化，根据产物间的密度差，迅速完成目标产物与副产物的分离，从而得到高纯度的合金熔体，联用快速凝固技术制得铜铬中间合金。复合工艺制备的铜铬中间合金具有组织结构均匀，无宏观偏析等特点，通过调整反应物的比例，合金含量可调。
一种铜铬中间合金的制备方法，其特征在于：按照铝∶氧化铜∶铜∶铬为1∶4.42∶2.50～6.27∶2.00～2.45的质量比称取原料粉末，反应物料球磨4～8小时，用40～60MPa的压力将混合反应物料在金属模具中压为坯体；在反应坯体上部放置引燃剂压块，将装有反应坯体的模具置于反应容器中，用氩气吹扫反应容器以排除其中的空气，将反应物料坯体加热到210～230℃，并在此温度保温，使从反应物料表面脱附的气体完全排除，再通入4～8MPa氩气，将物料坯体继续加热到250～280℃，在此温度范围通过引燃剂自发反应放出的热量引发反应物料的反应，燃烧反应在数秒内完成，引燃剂占总反应物料重量的3～5％，引燃剂中高锰酸钾、铝粉、硫粉的质量比为：2∶1～1.5∶1；
材料随反应容器冷却至室温后从容器中取出材料，将材料表面副产物Al2O3去除，得到厚度6～8mm铜铬中间合金。
经X射线衍射技术表征，证明所制备的材料由面心立方铜和体心立方铬两相组成。用扫描电镜、透射电镜观察发现微米级的枝晶(铬)均匀地分布在铜基体上，基体的晶粒尺寸为200～1000nm，二次枝晶臂间距小于500nm，组织结构均匀。铜铬中间合金的化学成分为铬20～25％，铜75～80％；相对密度大于96％；维氏硬度为1.27～4.16GPa；压缩屈服强度为280～410MPa。
该方法与现有铜铬中间合金的制备方法相比所需设备简单、耗能低、周期短、成本低，制备的材料无偏析，组织结构均匀，同时具有优异的力学性能。
具体实施方式
实施例1：
按照铝∶氧化铜∶铜∶铬为1∶4.42∶2.50∶2.00的配方称取原料粉末，反应物料球磨8小时，用40MPa的压力将混合好的反应物料在金属模具中压为反应坯体。在反应坯体上部放置引燃剂压块，将装有反应坯体的金属模具置于反应容器中，用氩气吹洗反应容器以排除其中的空气，将反应物料坯体加热到210℃，并在此温度保温20分钟。然后从容器中排出从反应物料表面脱附的气体，然后通入5MPa氩气，将物料坯体继续加热到250℃，并在此温度下通过引燃剂自发反应放出的热量引发反应物料的反应，反应将在数秒内完成。引燃剂含量占总反应物料质量百分含量的3％，其中高锰酸钾、铝粉、硫粉的质量比为：2∶1∶1。反应完成后所制备的材料随反应容器冷却至室温，取出产物将表面副产物手工去除，制得铜铬中间合金。
铜铬中间合金的化学成分为铬20.3，铜79.7％；相对密度为96.6％；维氏硬度为1.27GPa；压缩屈服强度为280MPa。
实施例2：
按照铝∶氧化铜∶铜∶铬为1∶4.42∶3.01∶2.17的配方称取原料粉末，反应物料球磨8小时，用50MPa的压力将混合好的反应物料在金属模具中压为反应坯体。在反应坯体上部放置引燃剂压块，将装有反应坯体的金属模具置于反应容器中，用氩气吹洗反应容器以排除其中的空气，将反应物料坯体加热到210℃，并在此温度保温20分钟。排出从反应物料表面脱附的气体，然后通入6MPa氩气，将物料坯体继续加热到260℃，并在此温度下通过引燃剂自发反应放出的热量引发反应物料的反应，反应将在数秒完成。引燃剂占总反应物料的质量百分含量的4％，其中高锰酸钾、铝粉、硫粉的质量比为：2∶1.3∶1。反应完成后所制备的材料随反应容器冷却至室温，取出产物将副产物手工去除，制得铜铬中间合金。
铜铬中间合金的化学成分为铬23.5％，铜76.5％；相对密度为96.3％；维氏硬度为2.78GPa；压缩屈服强度为360MPa。
实施例3：
按照铝∶氧化铜∶铜∶铬为1∶4.42∶6.27∶2.45，的配方称取原料粉末，反应物料球磨8小时，用60MPa的压力将混合好的反应物料在金属模具中压为反应坯体。在反应坯体上部放置引燃剂压块，将装有反应坯体的金属模具置于反应容器中，用氩气吹洗反应容器以排除其中的空气，将反应物料坯体加热到210℃，并在此温度保温20分钟。排出从反应物料表面脱附的气体，然后通入7MPa氩气，将物料坯体继续加热到260℃，并在此温度下通过引燃剂自发反应放出的热量引发反应物料的反应，反应将在数秒完成。引燃剂占总反应物料的质量百分含量的3.5％，其中高锰酸钾、铝粉、硫粉的质量比为：2∶1.5∶1。反应完成后所制备的材料随反应容器冷却至室温，取出产物将副产物手工去除，制得铜铬中间合金材料。
铜铬中间合金的化学成分为铬24.8％，铜75.2％；相对密度为97.2％；维氏硬度为4.16GPa；压缩屈服强度为410MPa。
Claims (1)
1.一种铜铬中间合金的制备方法，其特征在于：按照铝∶氧化铜∶铜∶铬为1∶4.42∶2.50～6.27∶2.00～2.45的质量比称取原料粉末，反应物料球磨4～8小时，用40～60MPa的压力将混合反应物料在金属模具中压为坯体；在反应坯体上部放置引燃剂压块，将装有反应坯体的模具置于反应容器中，用氩气吹扫反应容器以排除其中的空气，将反应物料坯体加热到210～230℃，并在此温度保温，使从反应物料表面脱附的气体完全排除，再通入氩气至压力为4～8MPa，将物料坯体继续加热到250～280℃，在此温度范围通过引燃剂自发反应放出的热量引发反应物料的反应，燃烧反应在数秒内完成，引燃剂占总反应物料重量的3～5％，引燃剂中高锰酸钾、铝粉、硫粉的质量比为：2∶1～1.5∶1；
材料随反应容器冷却至室温后从容器中取出材料，将材料表面副产物Al2O3去除，得到厚度6～8mm铜铬中间合金。
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