[發(fā)明專利]一種提高重載液氫液氧火箭發(fā)動機(jī)內(nèi)襯CuAgZr合金強(qiáng)度的處理工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610050339.1
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105648372A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 聞光遠(yuǎn);高智勇;孟祥龍;王海振;朱瑩瑩;蔡偉
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C22F1/08
• 分類號: C22F1/08;C22F1/02
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航空航天材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種提高運(yùn)載火箭用CuAgZr合金強(qiáng)度的工藝。

背景技術(shù)

銅及銅合金因其具有優(yōu)異的導(dǎo)電導(dǎo)熱性而廣泛應(yīng)用于機(jī)械、交通運(yùn)輸、航空航天等領(lǐng)域。對于航空航天領(lǐng)域，尤其是重載液氫液氧火箭發(fā)動機(jī)內(nèi)襯材料，其服役環(huán)境極為惡劣，受高速氣流沖刷，需要材料具有適當(dāng)?shù)捻g性和較高的強(qiáng)度。

純銅導(dǎo)熱性極佳，但其高溫強(qiáng)度不能滿足服役性能。以往CuCr、CuZr合金雖然具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，但隨著當(dāng)代探索外太空的深入，運(yùn)載火箭的要求不斷提高，已不能滿足現(xiàn)在的服役要求，因此提高強(qiáng)度是一項(xiàng)急需解決的問題。

CuAgZr合金是一種新型的高強(qiáng)高導(dǎo)合金，在航天航天領(lǐng)域極具應(yīng)用價值，但是其強(qiáng)度僅有250MPa，仍然很難滿足現(xiàn)如今使用要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了提高CuAgZr合金強(qiáng)度，本發(fā)明提供了一種提高重載液氫液氧火箭發(fā)動機(jī)內(nèi)襯CuAgZr合金強(qiáng)度的處理工藝，通過冷加工變形及隨后時效處理提高合金強(qiáng)度。

本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種提高重載液氫液氧火箭發(fā)動機(jī)內(nèi)襯CuAgZr合金強(qiáng)度的處理工藝，包括以下步驟：

第一步、固溶處理：

將CuAgZr合金在900~960℃真空保溫1~12h，隨后水淬。

第二步、冷軋變形：

將第一步所得合金在室溫下進(jìn)行冷軋變形，控制變形量為0~50%。每次下軋量為1%，在每次下軋量下反復(fù)軋制4~6次保證軋制后組織均勻，每道次軋制后用砂輪將冷軋造成的裂紋和表面缺陷打磨干凈，冷軋所規(guī)定變形量停止。

第三步、時效處理：

將冷軋后的板材進(jìn)行線切割后，封入真空度為10^-4~10^-5Torr的石英管內(nèi)，放入馬弗爐中進(jìn)行時效處理，控制時效溫度為300~600℃，保溫時間為0.5~4h，隨后空氣淬火。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明僅經(jīng)過固溶處理，合金的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度分別為70.29MPa、261.34MPa。試驗(yàn)表明：合金經(jīng)過變形量為50%后時效獲得屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度分別為252.46MPa，330.44MPa。由此可見，合金經(jīng)過冷軋后時效大幅度提高其強(qiáng)度。經(jīng)過冷加工+時效處理的CuAgZr合金是一種在航空航天領(lǐng)域極具潛力的材料。

2、本發(fā)明在室溫下進(jìn)行冷加工變形，隨后時效處理，工藝簡單、設(shè)備要求低，操作簡易，經(jīng)濟(jì)高效，可有效地提高重載液氫液氧火箭發(fā)動機(jī)內(nèi)襯CuAgZr合金強(qiáng)度，具有較好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為CuAgZr合金經(jīng)過固溶處理后的金相組織照片；

圖2為CuAgZr合金經(jīng)過固溶處理后的工程應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線；

圖3為CuAgZr合金經(jīng)過50%冷變形后450℃時效4h后的金相組織照片；

圖4為CuAgZr合金經(jīng)過50%冷變形后450℃時效4h后的工程應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍中。

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式中CuAgZr合金由Cu、Ag、Zr三種元素構(gòu)成，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為96.5:3:0.5。

本實(shí)施方式中CuAgZr合金初始狀態(tài)為熱擠壓態(tài)，存在大量脆硬的第二相，為保證后續(xù)的冷熱加工成型，因此需要將第二相固溶到基體中。

本實(shí)施方式中CuAgZr合金經(jīng)過940℃、10h真空固溶處理后，合金表面出現(xiàn)氧化皮，經(jīng)過機(jī)械研磨去除氧化皮后，防止后續(xù)冷變形過程中產(chǎn)生裂紋。固溶后顯微組織照片如圖1所示。

將處理后的板材進(jìn)行線切割后，封入抽真空的石英管中，放入熱處理爐中進(jìn)行時效處理，時效溫度450℃，保溫時間為4小時，隨后空氣淬火，最終獲得的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度分別為136.10MPa、273.33MPa，其工程應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖2所示。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：合金經(jīng)固溶處理后進(jìn)行50%冷軋變形。每次下軋量為1%，在每次下軋量下反復(fù)軋制4~6次保證軋制后組織均勻，每道次軋制后用砂輪將冷軋造成的裂紋和表面缺陷打磨干凈，冷軋至總變形量為50%停止。合金經(jīng)過50%冷變形后450℃時效4h后的顯微組織如圖3所示，最終獲得的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度分別為252.46MPa，330.44MPa，其工程應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖4所示。