[發明專利]一種銅合金材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010932945.2
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112030031B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 楊桂香;楊景周;楊景浩;馬明;楊東娜;陳海深;楊東華;余小芳;王夢珂
• 申請（專利權）人: 河北雄安地一新材料科技有限公司
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;B22F9/14;B33Y70/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉奇

本發明提供了一種銅合金材料及其制備方法和應用，屬于增材制造技術領域。本發明提供的銅合金材料，包括以下質量百分含量的組分：Cr 2.0～7.0％、Nb 1.0～5.0％、Ag 0.1～2.0％、Zr 0.1～0.7％、RE 0.02～0.3％和余量Cu；所述RE包括以下質量百分含量的組分：La 88～93％、Ce 6～9％、Pr 1.5～1.9％和Nd≤0.3％，質量之和為100％。本發明中RE、Cr、Nb、Ag、Zr和Cu之間的協同作用，有效提高銅合金材料的導熱性能、高溫蠕變性能、高溫強度和高溫疲勞，解決了現有技術中存在的銅合金材料的高溫力學性能較差的問題。

技術領域

本發明屬于增材制造技術領域，尤其涉及一種銅合金材料及其制備方法和應用。

背景技術

現代航空航天級部件要求具有高導熱、抗高溫蠕變、高溫強度、高溫疲勞和高力學性能。目前現有滿足航空航天級部件要求的耐高溫銅合金牌號較少，如：CuZr銅合金，其化學成分為Cu-Zr0.15-0.3％，CuAgZr銅合金化學成分為Cu-Ag3.0％-Zr0.5％。這些耐高溫銅合金材料均為二元合金或三元合金，多采用傳統的離心鑄造或鍛造旋壓方法制作得到，主要應用于推力室燃燒室內襯。

但在實際氫氧火箭發動機的熱試驗中，常常發現氫氧火箭發動機推力室內壁在經過多次熱試車后出現梳狀裂紋，并在后續熱試車中裂紋略有擴展，通道內壁向燃燒室內鼓起，內壁出現高溫蠕變、冷卻通道發生鼔形退化失效，最終導致燃燒室內壁斷裂破壞。可見，現有銅合金材料高溫力學性能較差，仍待進一步提高。

發明內容

鑒于此，本發明的目的在于提供一種銅合金材料及其制備方法和應用。本發明提供的銅合金材料具有良好的高溫力學性能。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種銅合金材料，包括以下質量百分含量的組分：

Cr2.0～7.0％、Nb1.0～5.0％、Ag0.1～2.0％、Zr0.1～0.7％、RE0.02～0.3％和余量Cu；

所述RE包括以下質量百分含量的組分：La88～93％、Ce6～9％、Pr1.5～1.9％和Nd≤0.3％，質量之和為100％。

優選地，所述的銅合金材料，包括以下質量百分含量的組分：

Cr3.0～5.0％、Nb1.5～3.5％、Ag0.5～1.5％、Zr0.2～0.5％、RE0.03～0.2％和余量Cu。

優選地，所述RE包括以下質量百分含量的組分：La90％，Ce8％，Pr1.7％和Nd0.3％。

本發明還提供了上述技術方案所述銅合金材料的制備方法，包括以下步驟：

將Cu源、Cr源、Nb源、Zr源、Ag源和RE源混合，依次進行真空感應熔煉和澆注，得到銅合金棒材；所述RE源包含La、Ce、Pr和Nd元素；

將所述合銅金棒材機加工后，得到銅合金電極棒；

以所述銅合金電極棒為陽極，在真空、保護氣氛下進行等離子球化旋轉電極霧化，得到所述銅合金材料。

優選地，所述真空感應熔煉的升溫過程包括：以第一升溫速率由室溫升溫至第一溫度進行第一保溫，所述第一保溫后以第二升溫速率由所述第一溫度升溫至第二溫度進行第二保溫，所述第二保溫后以第三升溫速率由所述第二溫度升溫至最終溫度；

所述第一升溫速率為8～12℃/min，第一溫度為1200～1250℃，第一保溫的時間為8～10min；

所述第二升溫速率為6～8℃/min，第二溫度為1280～1300℃，第二保溫的時間為5～8min；

所述第三升溫速率為6～8℃/min，最終溫度為1500～1550℃。