[發(fā)明專利]采用真空感應(yīng)熔煉不同F(xiàn)e含量的CuFe合金材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811316178.1
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109457167B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周斌;王群;楊紅艷;孫君鵬;郭創(chuàng)立;梁建斌;王文斌;張青隊
• 申請（專利權(quán)）人: 西安斯瑞先進(jìn)銅合金科技有限公司
• 主分類號: C22C33/06
• 分類號: C22C33/06;C22C1/03;C22C38/16;C22C9/00;B22C9/06
• 代理公司: 北京棧橋知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11670
• 代理人: 劉亞娟

本發(fā)明公開了采用真空感應(yīng)熔煉不同F(xiàn)e含量的CuFe合金材料的制備方法，屬于有色金屬合金技術(shù)領(lǐng)域。主要包括：配料、裝爐、抽真空、熔煉、澆鑄、出爐；本發(fā)明通過采用真空感應(yīng)熔煉法制備CuFe合金，其中Fe元素以CuFe母合金的形式加入，此方法制備的CuFe合金，組織致密，少氣孔、夾雜，無宏觀、微觀偏析等缺陷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有色金屬合金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及采用真空感應(yīng)熔煉不同F(xiàn)e含量的CuFe合金材料的制備方法。

背景技術(shù)

隨著高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，對此類高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金的使用性能及制造成本提出更高的要求，銅鐵合金因其同時具有銅的導(dǎo)電性，熱傳導(dǎo)性，延展性，彈性等性質(zhì)和鐵的耐磨性，強(qiáng)度，硬度，磁性等性質(zhì)，表現(xiàn)出獨(dú)有的且優(yōu)越的特點(diǎn)，如電磁波屏蔽性、彈性、導(dǎo)電性、放熱性、耐磨性、抗菌性等，并且銅鐵合金可以被加工成棒材、電纜、板材、薄膜、粉末、管狀等多種物理形態(tài)，并且可以應(yīng)用于各種產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，擁有無法超越的競爭力和市場前景。

但是從銅鐵相圖來看，室溫時兩者幾乎完全不互溶，300℃時溶解度仍然為零，在1094℃時溶解度也只有5％左右，F(xiàn)e在Cu中極低的溶解度，導(dǎo)致該合金在凝固過程中極易形成偏析嚴(yán)重的組織，嚴(yán)重影響了CuFe合金的應(yīng)用。而快速凝固可以細(xì)化晶粒，增加固溶度，并且是抑制或者減輕CuFe合金在凝固過程中形成偏析組織的有效途徑，因此快速凝固行為研究越來越受到人們的關(guān)注。

目前國內(nèi)外生產(chǎn)CuFe合金的方法有：機(jī)械合金化法、形變原位復(fù)合法、氣體霧化法、落管法、電磁懸浮熔煉法和真空電弧熔煉法等。其中，機(jī)械合金化法：將一定比例的Cu粉和Fe粉在高能球磨機(jī)中長時間研磨，使金屬粉末在頻繁的碰撞過程中，其組織結(jié)構(gòu)不斷細(xì)化，最終達(dá)到原子級混合而實(shí)現(xiàn)合金化的目的，但是這種方法在球磨過程中易代入雜質(zhì)元素，成本較高；形變原位復(fù)合法：CuFe原位復(fù)合材料的原始組織一般為Cu基體上均勻分布著樹枝狀(熔煉法)或者顆粒狀(粉末冶金法)的Fe相，經(jīng)大量形變后Fe相變?yōu)槔w維狀。為了更好的提高CuFe合金的綜合性能，常采用形變時效方法，在變形中間添加幾步熱處理，目前還處理研究階段；真空電弧熔煉法：將一定比例的銅塊與鐵塊放入真空感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行熔化，待完全溶化后澆入模具內(nèi)，通常將感應(yīng)熔煉法和形變時效結(jié)合在一起來提高銅鐵合金的性能，但是這種普通的感應(yīng)熔煉法很容易造成偏析；

這些方法有的成本較高，有的無法實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，現(xiàn)存的真空感應(yīng)熔煉方法要添加稀土元素，本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了采用真空感應(yīng)熔煉的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述存在的問題，本發(fā)明提供一種能制備出低氣體含量、組織均勻、無偏析的高性能銅鐵合金材料的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：采用真空感應(yīng)熔煉不同F(xiàn)e含量的CuFe合金材料的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

步驟一：配料

根據(jù)配比取電解銅板與CuFe母合金為原料，或者取工業(yè)純鐵與CuFe母合金為原料，待用；

步驟二：裝爐

將上述配比好的原料裝入真空感應(yīng)熔煉爐內(nèi)的坩堝中，合上爐蓋，關(guān)閉放氣閥，清理觀察窗；

步驟三：抽真空

開啟機(jī)械泵，打開低真空擋板閥抽真空，待爐內(nèi)真空壓力р≤0.08MPa時，開啟羅茨泵；

步驟四：熔煉

當(dāng)爐內(nèi)真空壓力р≤4Pa時，加熱升溫，功率升至20KW-30KW，保溫5min-10min，功率升至40KW-50KW，保溫5min-10min，加熱功率升至60KW-70KW，保持，待坩堝內(nèi)原料上下達(dá)到均勻后，降功率至20KW以下，打開充氬氣閥，緩慢向爐體內(nèi)充入濃度為99.999％的氬氣，爐內(nèi)壓力升至0.08Mpa時，關(guān)閉充氬閥，升功率至70KW±5KW，精煉1min-2min；

步驟五：澆鑄