[發(fā)明專利]一種Cu-Cr-Nb系合金的冷噴涂成形方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210417032.6
• 申請日: 2022-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN114769585A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王云鵬;婁花芬;王同波;莫永達(dá);王苗苗
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明冶金研究院有限公司北京分公司
• 主分類號(hào): B22F3/00
• 分類號(hào): B22F3/00;B22F3/24;C23C24/04;C22C9/00;C22F1/08;C22F1/02;B22F5/00;B22F5/10
• 代理公司: 中國有色金屬工業(yè)專利中心 11028
• 代理人: 范威

本發(fā)明公開了一種Cu?Cr?Nb系合金的冷噴涂成形方法，包括：將篩選的Cu?Cr?Nb粉末材料烘干；將Cu?Cr?Nb粉末利用冷噴涂設(shè)備噴涂至基底材料上，獲得Cu?Cr?Nb噴涂層；進(jìn)行真空退火處理，以消除噴涂層的界面缺陷；精密加工去除基底材料，得到Cu?Cr?Nb系合金成形件。本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)了Cu?Cr?Nb合金的快速成形，結(jié)合后續(xù)低溫真空退火處理，進(jìn)行組織優(yōu)化，消除噴涂層內(nèi)部的界面缺陷。由于采用了低溫處理工藝，Cr₂Nb相未發(fā)生粗化，保證了合金的力學(xué)性能，經(jīng)冷噴涂成形的Cu?Cr?Nb合金的硬度可達(dá)200?300HV，Cr2Nb相尺寸保持2?8μm。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及銅合金制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Cu-Cr-Nb系合金的冷噴涂成形方法。

背景技術(shù)

Cu-Cr-Nb合金中的強(qiáng)化相Cr₂Nb相是一種金屬間化合物，具有高熔點(diǎn)(約1730℃)與高溫穩(wěn)定性，使得該類合金具有優(yōu)異的導(dǎo)電、熱膨脹、抗蠕變、高強(qiáng)度、高延展性和優(yōu)良抗低頻疲勞等性能，是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)襯的理想材料。但是，由于合金在普通熔鑄制備過程中的緩慢冷卻會(huì)導(dǎo)致Cr₂Nb相明顯粗化，尺寸達(dá)到1厘米，失去強(qiáng)化效果。因此該類合金只能先通過氣霧法制備粉末，以防止Cr₂Nb相長大。為了將Cu-Cr-Nb材料應(yīng)用于服役場景，還需要將Cu-Cr-Nb粉末固化成完全致密的塊體材料。而目前采用的熱等靜壓、真空等離子噴涂等技術(shù)采用的溫度較高，仍會(huì)引起部分Cr₂Nb相顆粒長大。此外，目前的熱等靜壓、真空等離子噴涂等Cu-Cr-Nb粉末的固化工藝成本較高，效率較低，限制了該類材料的應(yīng)用與推廣。

專利CN111440963B、CN112553500A、CN110218897A中均采用氣霧法制備Cu-Cr-Nb合金粉末，隨后利用熱壓、SPS等工藝實(shí)現(xiàn)合金制備，粉末固化溫度均高于800℃，在處理過程中無法避免Cr₂Nb相發(fā)生粗化而降低合金性能。此外，以上方法的成本均較高，生產(chǎn)效率低。當(dāng)前有關(guān)Cu-Cr-Nb合金制備方法，均存在一定的技術(shù)缺陷，難以有效抑制Cr₂Nb相粗化并實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述已有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種Cu-Cr-Nb系合金的冷噴涂成形方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種Cu-Cr-Nb系合金的冷噴涂成形方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)將篩選的Cu-Cr-Nb粉末材料烘干；

(2)將經(jīng)步驟(1)得到的Cu-Cr-Nb粉末利用冷噴涂設(shè)備噴涂至基底材料上，獲得Cu-Cr-Nb噴涂層；

(3)對(duì)經(jīng)步驟(2)得到的Cu-Cr-Nb噴涂層進(jìn)行真空退火處理，以消除噴涂層的界面缺陷；

(4)對(duì)經(jīng)步驟(3)得到的噴涂層進(jìn)行精密加工去除基底材料，得到Cu-Cr-Nb系合金成形件(板材或者圓筒形件)。

進(jìn)一步地，所述步驟(1)中Cu-Cr-Nb粉末成分的原子百分比組成包括：Cr 4-8at.％，Nb2-4at.％，余量為Cu和不可避免的雜質(zhì)。

進(jìn)一步地，所述步驟(1)中Cu-Cr-Nb粉末粒徑為20-50μm，粉末中Cr₂Nb相尺寸小于8μm。

進(jìn)一步地，所述步驟(2)中基底材料為表面噴砂處理的銅板或圓筒形銅材。

進(jìn)一步地，所述步驟(2)中將基底材料固定在轉(zhuǎn)速為80～150rpm的旋轉(zhuǎn)軸上進(jìn)行噴涂。

進(jìn)一步地，所述步驟(2)中利用冷噴涂設(shè)備噴涂的工藝參數(shù)包括：載氣為壓縮空氣、氮?dú)饣驓鍤庵械囊环N，載氣壓力為2～6MPa，預(yù)熱溫度為400-500℃，基底材料表面與噴槍的噴嘴出口的距離為30～60mm，噴槍移動(dòng)速度為3～10mm/s。