自蔓延熔铸制备CuCr合金的基础研究

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厚德求实拓新践行——记东北大学材料与冶金学院院长张廷安教授

厚德求实拓新践行——记东北大学材料与冶金学院院长张廷安教授李明明【摘要】勇做领头雁拓新践行力促我国冶金业发展近年来，张廷安作为学术带头人带领团队以我国复杂难处理有色金属共生矿的生态化利用为目标开展了一系列创新性研究，并在相关领域的核心装备方面取得了突破性进展。

【期刊名称】《科学中国人》【年(卷),期】2012(000)007【总页数】2页(P74-75)【关键词】冶金业;东北大学;院长;学院;材料;生态化利用;学术带头人;有色金属【作者】李明明【作者单位】《科学中国人》编辑部【正文语种】中文【中图分类】F426.3专家简介：张廷安，教授，博士生导师，现任东北大学材料与冶金学院院长、有色金属冶金过程技术教育部工程研究中心主任、多金属共生矿生态利用教育部重点实验室副主任、中国有色金属学会常务理事等；《东北大学学报（自然科学版）》编委、《材料与冶金学报》副主编等。

主要研究方向为以有色金属资源开发利用为背景的物质转化过程中的多相反应动力学及其反应机理，自蔓延冶金，高压湿法冶金，冶金反应器的分析、优化与控制，含铝资源利用工程。

多年来，先后主持完成973项目、国家863重大项目、十二五支撑计划、国家自然科学基金等15项；先后获得冶金部科技进步二等奖、广西科技进步二等奖等20余项。

近年来在国内外学术期刊发表学术论文150余篇，其中SCI、EI收录100多篇次；2005年以来申请国家发明专利27项，已授权16项；专著4部。

近年来，张廷安作为学术带头人带领团队以我国复杂难处理有色金属共生矿的生态化利用为目标开展了一系列创新性研究，并在相关领域的核心装备方面取得了突破性进展。

一、高压湿法清洁冶金针对我国中低品位铝土矿、赤泥、钒渣等资源特点，以实现其资源生态化综合利用为目的，张廷安为核心的特殊冶金创新团队开发的“以钛白废酸为原料的钒渣无焙烧直接提钒清洁生产新工艺”已被列入科技部社发司十二五规划项目，并与四川卓越钒钛有限公司达成了中试试验合作意向。

浅谈对CuCr合制备工艺

ＯＣＣＵＰＡＴＩＯＮ1512012 03经验交流E xperience浅谈ＣｕＣｒ合金制备工艺文/许福兰铜铬（CuCr）系合金是指以Cu为基体，加入Cr和其他微量合金元素形成的一系列合金。

因其热处理后具有较高的强度和硬度，具有良好的导电导热性及抗腐蚀性，在很多行业都得到了广泛的应用。

其中，用量较大的是低铬含量的CuCr合金，而高铬含量的Cu Cr合金长期以来一直没有得到实际应用。

直到1980年以后，这种新材料才被大规模地应用于电接触材料。

在CuCr合金中，Cu组元具有较低的熔点、高的导热导电性和良好的塑性；第二组元Cr具有较高的熔点和高的机械强度。

Cu、Cr组元的各自特性给铜铬合金的制备带来了较为严重的困难。

固态时，面心立方的的Cu和体心立方的Cr几乎不互溶，共晶点的含Cr量为1.5%，Cr在Cu中的最大固溶度（0.7%）出现在共晶温度1 076℃，600℃以下则几乎不容，而Cu不溶于Cr中。

合金凝固时，Cr有共晶化的倾向，易造成成分偏析；Cr熔点较高，在高温时与普通熔炉材料发生反应剧烈，且在熔点温度下有较高的蒸汽压。

另外，Cr和O、N、C的亲和力大，易吸气和产生不易还原的化合物，从而影响材料的性质，也难以制备低含气量的合金。

因此，研究者广开思路，设计出多种工艺方法，以求获得高性能的CuCr合金。

目前，CuCr合金的制备工艺主要有常规熔炼技术、熔渗技术、等离子体技术、粉末冶金技术、快速凝固技术、自蔓延合成技术、激光表面合金化技术等。

对低Cr含量的合金，大多数采用常规熔炼技术和快速凝固技术；对于高Cr含量的合金，多采用其他几种方法。

一、常规熔炼技术对于低Cr含量的CuCr合金，即铬青铜，一般采用普通熔铸法制备。

Cr组元以纯Cr或以中间合金的形式加入。

原材料采用电解铜、铜铬中间合金或铬颗粒，一般采用石墨坩埚，含碳覆盖剂。

先将坩埚预热至暗红色，加入经预热的电解铜炉料，以快速熔炼；待电解铜基本熔化后，加入约占1.5%的长效复合覆盖剂，用钟罩压入坩埚中部；继续熔炼升温至1250℃左右时，加入中间合金或铬颗粒，再熔炼10－15min，并用石墨棒对合金液搅拌使成分均匀，稍后即可出炉。

高强高导Cu-Cr-Zr合金的非真空熔炼工艺

高强高导 Cu-Cr-Zr合金的非真空熔炼工艺摘要：Cu-Cr-Zr的合金如今被广泛用作于高强度、高导电功能的材料,而且其在研究和推广方面也取得了重要的成果。

基于此,本篇文章用非真空铸造方法制作的Cu-Cr-Zr合金,再结合光谱仪等实验方法及设备观察,具体分析了合金材料的组织和性能,以期能够帮助到更多的电子零件工作者们。

关键词：Cu-Cr-Zr；合金；熔炼工艺时代在不断的进步和发展着,而且又伴随着电子行业的快速升级，同时也增加了对高强度、高导电铜合金的更多需求。

其中最典型的就是Cu-Cr-Zr的合金，目前是越来越受到电子工业的喜爱了。

Cu-Cr-Zr合金在经过一定的加工处理之后，强度、硬度、导电、导热和耐腐蚀性都得到了一定程度上的提高,所以Cu-Cr-Zr合金在市场上又广泛的应用和发展前途。

但是在生产Cu-Cr-Zr合金的过程中，一般采用方法是真空熔炼，这种方法一般对技术的要求比较的高，且生产的成本也高于市场行情。

因此对Cu-Cr-Zr合金的真空熔炼技术展开讨论改进是非常又意义的，为了更彻底的了解和解决非真空熔炼存在的一些问题，对不同成分的几种Cu-Cr-Zr合金进行了实验,在进行实验的同时，对铸造过程中的均匀化和熔炼后的组织和性能要及时地观察纪律。

[1]1、目前Cu-Cr-Zr合金研究仍存在的问题和困难1.1 Cu-Cr-Zr合金的制备形式采用恰当合适的冶炼形式,主要是在非真空条件下进行冶炼，因为Cu-Cr-Zr的合金冶炼的工艺还不太成熟，存在这很多的问题，主要的问题有合金的元素极易的燃烧，所造的产品缺陷很多，质量不稳定等。

1.2 时效强化和形变强化在进行合金强化的过程当中，又分为时效强化和形变强化，这两种强化都对固溶时效温度的范围有明确的要求，如果能够满足其要求的话，就能达到更进一步的提高Cu-Cr-Zr合金的质量和性能。

另外还需要重点研究的就是形变量的变化，它对于Cu-Cr-Zr合金性能的影响也是比较的大。

自蔓延高温合成法技术研究

自蔓延高温合成法技术研究陈起龙（南通大学机械工程学院，江苏南通，226000）【摘要】对自蔓延高温合成技术(SHS)的最新研究动态进行了介绍,指出SHS技术作为一种制备和合成材料的新技术,以其高效、节能、经济、材料性能优良等优点,现已成为制备新材料的崭新途径,并提出自蔓延高温合成技术今后的研究方向。

【关键词】自蔓延高温合成;新材料;结构材料;功能材料；应用研究中图分类号: TB39; TG148文献标识码: AResearch Situation of Self-propagating H igh-temperature SynthesisCHEN Qi-long（Nantong university college in mechanical engineering ，Jiangsu nantong ，226000）Abstract:The progress on current research of self-propagating high-temperature synthesis is introduced. Due to some advantages, such as high performance, energy-saving, low cost and so on, the SHS process has already been a newmethod of fabricating advancedmaterials and it is suggested that the development ofself-propagating high-temperature synthesis and technology lies in the investigation and developmentofnewmaterials fabricated by the SHS process.Key words:Self-propagating high-temperature synthesis; New materials; Structural materials; Functional materials; Application research1. 自蔓延高温合成技术原理自蔓延高温合成(Self-propagating High-tem-perature Synthesis，缩写SHS)技术，是利用化学反应自身放热，依靠燃烧波自我维持，并通过控制自维持反应速度、燃烧温度、反应转化率等条件，进而获得具有指定成分结构产物的一种新型材料制备技术。

自蔓延高温合成钴-钛系多孔合金

收稿日期：２０ — ６１０７０—９
物医用替代材料领域得到广泛的推广应用。
２实验
实验所用原料为２５４ｍ钛粉和３ｍ钴粉。０按照Ｔ，Ｃ原子比１；２１ｉ０：：球磨混料。混合均匀１
作者简介：吴玉博，男，１８９２年生，硕士研究生，北京科技大学材料科学与工程学院，北京
１０８，电话：０３８６９８００３１５１４６４
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后在压力试验机上采用２０Ｍａ０Ｐ压力下模压成型。由于ｃ — ｉｏＴ为弱放热体系，因此必须经过预热，自蔓延反应才能发生。另外，钛是十分活泼的金属元素，易与空气中的Ｏ，Ｎ等发生反应生成
ＴＯ，ＴＮ等杂质，所以本实验在真空中进行１ｉｉ７］。将
压坯放人真空炉中，抽真空至１ａＯＰ后开始升温，
升温至５０ｏ保温２ｉ，由钨丝引燃压坯，使自０ＣＯｍｎ
蔓延反应得以进行，待炉温降至２０℃以下时，将０
ＣｏｊＴ
Ｉｌ …ＪＩＩ血ＩＪ，Ｉ一１ＩＩ．ＪＪ．】Ｉ． … Ｊ＿ｌ＿｜ｌ
中图法分类号：Ｇ４．Ｔ１６Ｔ３文献标识码：Ａ文章编号：０８５３（０７０ — ２ — ４１０ — ９９２０）７０５０
１引言
人体骨、关节的替代材料一直是生物材料研究
者关注的热点。钛是目前普遍认同的与人体生物相容性最佳的元素，但是纯钛材料由于其力学性能较
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自蔓延高温合成钴一钛系多孔合金
吴玉博，郝俊杰，郭志猛

真空熔铸工艺对铜铬合金组织与性能的影响

初期，先以小功率加热电解铜块几分钟，除去其中
水分，待铜块红热后加大功率使电解铜块完全熔
化，这时应停止抽真空，否则由于炉体内气氛不断
被抽走，始终建立不了气液相平衡，熔体液面不断
蒸发造成合金成分损失严重．此外，应注意适当调
节加热功率，防止铜液过度沸腾造成飞溅影响成
分．铜液基本稳定后，加入用铜箔包裹好的铬颗
成分分析在ＧＤＡ７５０型辉光光谱仪上进行，试样每隔ｌｅｍ截取截面测量ｃｒ元素的含量，每
材料科学与工艺
第１５卷
个截面随机选取５个点测试取平均值．试样平均成分通过对所有截面上Ｃｒ元素含量计算平均值求得．
度范围很窄（不大于５℃），且由于是铁模铸造，液相具有较高温度梯度，凝固主要以顺序凝固方式进行，铸锭容易产生集中缩孔．浇注温度愈高，合金液凝固收缩愈大，缩孔越严重．
铜铬合金以其高强度高导电性在工业生产中有着极其广泛的应用¨ｑ１．根据铬元素含量的不同，铜铬合金分为高铬铜铬合金（含铬２５％一５０％）和低铬铜铬合金（含铬０．４％～１．２％）两类．前者主要用于大功率真空开关的电触头材料，其制备工艺近年来已有很多改进，如开发了电弧熔炼法、喷射沉积法、电火花烧结法等多种新型的制备方法［６，７Ｊ．低铬铜铬合金传统上多用于电机整流子和电焊机电极等方面．
表２１。一４ｔ试样中的缩孔分布
（ａ）１’厚壁模１１８０℃浇注
（ｂ）≯厚壁模１２３０℃浇注
（ｃ）３。薄壁模１１８０℃浇注
（ｄ）矿厚壁模１２３０℃浇注
图３不Ｉ司浇注工艺下试棒横截面宏观组织对比２．２．１合金元素的成分控制和质量损失
４种条件下试棒的平均成分列于表１．由表１可以看到，４种浇注条件下的试样平均成分相差不大，接近合金名义成分Ｃｕ一０．８％Ｃｒ，成分控制准确．注意到４种试样Ｃｒ含量均稍大于０．８％，说明铜的质量损失比铬严重．通常，合金元素的挥发、飞溅及烧损是造成合金元素质量损失的主要原因．由于铜的沸点、蒸发热（２５７３℃，７２．６Ｋｅａｌ／ｍ０１）和铬（２６６５ｏＣ，８１．２９ＫｅａＬ／ｍ０１）相差不大，而且经收集坩埚壁及炉体内固体残余物称重后发现，由合金元素挥发造成的质量损失只占配料总重的１％左右，所以元素挥发对合金相对成分影响不大．此外，氧化烧损在真空冶炼条件下很小，基本不影响合金成分．可见导致Ｃｒ含量偏高的主要原因是熔炼初期熔化电解铜时产生的飞溅导致降低了合金中铜的实际含量．

Cu_Cr合金制备技术的研究进展

由Ｃｕ－Ｃｒ二元合金相图［１］可以得知Ｃｒ在Ｃｕ中的固溶度很低，８００Ｋ以下几乎不溶，Ｃｕ在Ｃｒ中的固溶度更小，因此Ｃｕ－Ｃｒ合金结合了Ｃｒ的高硬度和Ｃｕ良好的导电导热性，在制备触头材料、电阻焊电极、连铸机结晶器内衬、集成电路引线框架、电动工具的转向器、电工开关、耐磨材料、大型高速涡轮发电机转子导线、电车及电力火车架空导线等方面得到广泛应用［２～５］。

由于Ｃｕ－Ｃｒ合金两相之间固溶度很小且两组元氧化物的热力学稳定性及生长速度差异极大，因此是人们研究二元合金高温腐蚀问题的一种模型合金［６，７］。

Ｃｕ－Ｃｒ合金之所以具有如此广泛的应用，主要与Ｃｕ和Ｃｒ这两种合金元素的性质有很大的关系。

由于Ｃｕ－Ｃｒ合金系具有很大的正混合热，即使是在液相时也难以互溶，Ｃｕ与Ｃｒ的不溶性，使其凝固时Ｃｒ相容易产生微观偏析和严重的宏观偏析。

此外，由于Ｃｒ的熔点很高，在高温时易与坩埚材料发生剧烈反应，种种因素决定了Ｃｕ－Ｃｒ合金难于采用普通的熔炼法制备，最终产物的性能也难以得到保证。

本文结合国内外Ｃｕ－Ｃｒ合金有关文献的研究成果，综述了Ｃｕ－Ｃｒ合金制备工艺方法的优缺点及研究现状，并重点介绍了最新发展起来的电磁悬浮熔炼法和悬淬法制备Ｃｕ－Ｃｒ合金的特点，以期对Ｃｕ－Ｃｒ合金未来的发展和研究提供参考。

１Ｃｕ－Ｃｒ合金传统制备技术１．１熔渗法熔渗法是将适量的Ｃｒ粉或者混有少量Ｃｕ粉及其它添加组元的Ｃｒ粉压制，烧结制成熔渗骨架，然后在重力的作用下向骨架中熔渗Ｃｕ制成Ｃｕ－Ｃｒ合金。

熔渗法制备的Ｃｕ－Ｃｒ合金触头材料工艺简单，机械强度较好，具有较好的耐电压强度和抗电蚀能力，但是仍存在许多缺陷，如由于Ｃｕ与Ｃｒ的热膨胀系数不同，当材料从熔渗温度下冷却时就会发生收缩孔洞；由于Ｃｒ的活性及强吸气性，使Ｃｒ粉表面难免存在难以还原的氧化膜，使浸润困难，易产生微孔、孔洞及氧化物残渣等；由于Ｃｒ骨架崩塌造成封闭的孔洞和机械变形性能差等缺陷的存在降低了Ｃｕ－Ｃｒ合金触头材料的开断性能。

SCI论文 CuCr25合金的机械变形及性能

万方数据
前，彼此不断的穿过，因而在ｃｕ基内部形成大量的空位，由于在室温下ｃｕ基中的空位与填隙式合金迁移时具有一样的焓，因此迁移缓慢，而不会形成位错环和到达晶界［２】，ｃｕ基中大量的空位引起晶体的空间点阵发生畸变导致电导率的降低，以及“条带状” 和“纤维状”的Ｃｒ相阻碍了电子的散射，导致电阻的上升；ＩＩＩ区电导率的上升与Ｃｕ—Ａｇ合金类似【６Ｊ，可能是由于经过大量的轧制变形后，界面面积大大增加，ｃｒ相有序化，Ｃｕ基内的空位迁移到界面与填隙的Ｃｒ原子反应而消失和冷轧变形过程中ｃｕ基内发
图ｌＣｕＣｒ２５合金的显微组织Ｆｉｇ．１ＭｉｃｒｏｓｔｍｃｔｕｒｅｏｆＣｕＣｒ２５ａｌｌｏｙ
表１ｃｕｃｒ２５合金成分分布
７Ｉ’ａｂｌｅ１ＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＣｕＣｒ２５ａＵｏｙ
ＡＵｏｙｉｎｇ
！！！里！璺！
Ｃｕ／％
ＡＶｅｒａｇｅａｌｌｏｙ
！旦！堡竺！ｉ！ｉ竺呈
９１．８
２．３ＣｕＣｒ２５合金轧制后的显微组织Ｃｕｃｒ２５合金轧制变形后延伸率为６００％的显微组
织形貌如图２所示。由图２可以看出，轧制变形后的ＣｕＣｒ２５合金中的Ｃｒ相成条带状和纤维状，有空洞生成，并在纵向上比较多。空洞一部分是合金原来的，而主要是由于轧制变形过程中，Ｃｒ纤维在ｃｕ基界面处断裂而造成【３’５】。空洞比Ｄ．Ｌ．ｚｈａｎｇ等【３】所测的多是由于变形量远远大于他们所测时的变形量。
万方数据
５期
周志明等：ｃｕｃｒ２５合金的机械变形及性能
表２为真空熔炼ｃｕＣｒ２５合金的性能测试结果。由表２可以清楚地看到真空熔炼法制得的Ｃｕｃｒ２５
合金晶粒细小，致密度高，含气量低，具有良好的导电性。

自蔓延离心熔铸TiB2-(TiW)C-TiC陶瓷研究

第36卷第10期娃酸盐通报Vol.36 No.10 2017 年 10 月________________BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY_________________October,2017自蔓延离心熔铸TiB2-(T i，W)C-T iC陶瓷研究彭文斌，越忠民(军械工程学院特种陶瓷实验室，石家庄050003)摘要:基于离心热爆反应、难熔液相分离与快速凝固原理，选取（W03+ Al + C)体系辅助（B4C + T i)反应体系，采用自蔓延离心熔铸工艺可以成功制备出TiB2微纳米晶补强TiC-(Ti，W)C陶瓷基复合材料。

将（B4C +T i)、（ W03+ A1 + C)两种反应体系依次装填入坩埚中进行SHS离心熔铸实验，发现因W-Ti-C液相动力学粘度的降低、A1203液滴迁移路程减小，极大促进A1203液滴的Stokes上浮过程，故而显著减小残存于陶瓷基体上的氧化物夹杂含量与尺寸，进而TiB2微纳米片晶诱发的强烈自增韧机制与A1203微纳米晶产生的残余应力增韧效应，使得TiB2-( Ti，W) C- TiC陶瓷的弯曲强度、断裂韧性与维氏硬度分别达到(952±25) MPa、（12.6±2.5) M Pa.m1/2与(28.6±1.2) GPa。

关键词：陶瓷基复合材料；SHS离心熔铸法；成分净化；微纳米晶补强增韧中图分类号:TB321 文献标识码:A 文章编号:1001-1625 (2017) 10-3273-05TiB2 ( T i, W) C-TiC Composite Ceramics Prepared by SHS Centrifugal CastingPENG Wen-bin, ZHAO Zhong-min(Special Ceramics Laboratory,Ordnance Engineering College,Shijiazhuang 050003 ,China)Abstract ：Based on principle of centrifugal thermal explosion reaction,refractory liquid phase separation and rapid solidification,the micro/nanograined TiB2reinforced (Ti,W)C-TiC composite ceramics were successfully prepared by using the reaction systems of (W03 + A1+ C)and (B4C + Ti)through the self propagating centrifugal casting technology.The results of experiments after adjusting powder ball - milling,filling mode showed that the Stokes floating process of Al203droplets was greatly promoted due to the decrease of the dynamic viscosity of W-Ti-C liquid phase and the decrease of the migration distance of A1203droplets.As a result,the content and size of A1203inclusions were both reduced greatly in ceramic matrix.Furthermore,because of the synergistic effect of the strong self toughening mechanism induced by TiB2micro nano lamellae and residual stress toughening effect produced by A1203micro nanocrystals,the bending strength,fracture toughness and Vickers hardness of TiB2-(Ti,W)C-TiC ceramics were (952 +25 )MPa,(12. 6 +2.5) MPa/m1/2and (28. 6 +1.2) GPa respectively.Key words：composite ceramics；SHS centrifugal casting；constitutional purification；reinforcement-induced toughening by micro/nanograin1引言TiB2-TiC陶瓷因其优异的电学性能、力学性能以及耐高温、耐蚀、耐磨损等优良特性受到广泛的研究[1]。

CuCr(30)触头材料的制造工艺及性能

作者简介：张娟（１９８４一），女（汉族），陕西西安人，工程师，主要从事
触头材料的研究。收稿日期：２０ｌ６ — ０４ — １８
（ＳｈａａｎｘｉＺｈｏｎｇｔｉａｎＲｏｃｋｅｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｉ ’ ａｎ７１００２５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＶａｒｉｏｕｓｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆＣｕＣｒ（３０）ｃｏｎｔａｃｔｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒ
ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓｅｓａｎｄＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆ
ＣｕＣｒ（３０）ＣｏｎｔａｃｔＭａｔｅｒｉａｌｓ
ＺＨＡＮＧＪｕａｎ，ＳＵＮＰｉｎｇ — ｑｕａｎ，ＬＩＱｉｎ — ｗｅｉ
性使ＣｕＣｒ（３０）触头的制备具有一定难度。
２．１粉末冶金法
前者的用量大大超过了后者。本文详细介绍了ＣｕＣｒ（３０）触头材料的主要制造工艺及其优缺点，并分析比较了各种工艺制备
高、截断电流低，其优良的电流分断能力和抗电弧烧蚀能力是其他触头材料无可比拟的。目前，真空灭弧室行业主要使用的ＣｕＣｒ触头材

铜和镁锌合金的制备与力学性能研究

铜和镁锌合金的制备与力学性能研究铜和镁锌合金是常见的工程材料，其强度、耐蚀性、耐磨性等性能优异，因此被广泛应用于汽车、飞机、船舶等重要领域。

本文就铜和镁锌合金的制备和力学性能进行探讨。

一、铜合金的制备原理铜合金是由铜和其他元素经过共熔、共晶、共溶等方法制得的合金。

铜合金有良好的导电性、导热性和可锻性，常用于制造电子元器件、船舶及风电等领域。

制备铜合金的原理是多种多样的，可以通过电解沉积、气相沉积、原子沉积等多种方法得到。

但通常采用的是共熔、共晶、共溶等方法，将不同比例的焊料加热至共熔点以上，使其混合均匀，并在所需温度下冷却结晶得到铜合金。

二、铜合金的力学性能研究铜合金具有良好的电、热导性和可锻性，但硬度和强度较低，往往需要通过加工处理来提高其力学性能。

加强铜合金主要采用固溶强化、沉淀强化、冷变形强化等方法。

固溶强化是通过加入具有大于原子半径的合金元素，成分与铜自由度相同或相似，以致于加入元素原子不改变铜晶体结构的强化方法。

固溶强化的主要作用是调节晶界和位错强度，提高合金的硬度和强度。

沉淀强化是通过让合金中的一些元素在固溶度以上析出出一个或多个无序或有序的二元或多元化合物，从而强化铜合金。

沉淀强化的主要目的是增加铜合金的位错密度和晶界密度。

冷变形强化是通过将铁素体晶粒拉长或塑性变形成织构，从而提高所需性能的强化方法。

这种强化方法的作用主要在于通过诸如滚轧、拉伸等冷变形加工方法来改变晶粒尺寸和晶界分布，并提高材料力学性能。

三、镁锌合金的制备原理镁锌合金是由镁和锌两种元素共同组成的。

其具有强度高、耐腐蚀性好、重量轻等优点，常用于汽车、航空等领域。

制备镁锌合金主要有精炼法、晶体管法、重力浇铸法等。

精炼法是将镁和锌加热至共熔点以上，使其充分混合后，在低温条件下快速冷却结晶。

晶体管法是在固态条件下，通过拉伸等处理方法来制造镁锌合金。

重力浇铸法是在重力场作用下铸造镁锌合金的方法。

四、镁锌合金的力学性能研究总体而言，镁锌合金的力学性能表现优异，有较高的强度、刚度和比强度等优点。

高性能Cu-Cr合金及制备方法_CN109722561A

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CN 109722561 A
说明书
1域 [0001] 本发明属于合金制备技术领域，具体涉及高性能Cu-Cr合金及制备方法。
背景技术 [0002] Cu-Cr合金是一种典型的析出强化型合金，因其高强度和高电导率，在集成电路引线框架、高铁接触线、高端连接器、精密接插件等领域有广阔的使用前景。Cu-Cr合金通过形变热处理后，即固溶-冷变形-时效处理后，合金析出纳米级细小弥散分布的Cr沉淀相，合金强度和导电率均会得到提高。Cu-Cr合金时效过程中析出顺序为：过饱和固溶体→G .P .区→ FCC结构析出相→Heusler结构(CrCu2Cr)析出相→BCC结构纯Cr相。 [0003] 由于二元铜铬合金时效析出相热稳定性差，析出相极易长大，从而产生过时效，软化温度低，极大限制了该合金在高端制造业领域的大规模使用。由于Cu-Cr合金的耐热性能在温度高于一定值时会急剧降低，常用的手段是通过合金化在Cu-Cr合金中添加第三甚至是更多的组元。如Zr元素，它可以富集在纳米Cr粒子的周围，能够显著提高Cu-Cr合金的耐热温度。 [0004] CN108004425A公开了一种Cu-Cr-Zr-Mg合金，制备方法为：将Cu块、Cu-Zr中间合金、Cr粒和Mg粒放置在坩埚中，在真空感应炉内，氩气保护下，进行熔炼，冷却，得到Cu-CrZr-Mg合金，然后将Cu-Cr-Zr-Mg合金进行固溶、时效热处理，即得到合金成品，该发明通过向Cu-Cr-Zr合金中引入微量元素Mg ，获得组织均匀、晶粒细小的铜合金，经过固溶、时效热处理后生成弥散的耐高温相CrCu2(ZrMg) ，与Cr相协同强化铜基体，进一步提高Cu-Cr-Zr合金性能，获得高强度、高导电性、热稳定性好的铜合金。然而，其在300℃拉伸时的抗拉强度低于350MPa ，不能满足高温度下使用时铜合金对强度的要求，通过在Cu-Cr合金的基础上添加稀土、Mg、Si、Ti等元素均能提高合金的耐热性能，但提高的幅度有限，基本和添加Zr的效果相当。 [0005] 因此，仍需通过新的方法对Cu-Cr合金进行改性，从而获得高性能的Cu-Cr合金。

一种高致密度高均匀性的CuCr合金的批量制造方法[发明专利]

专利名称：一种高致密度高均匀性的CuCr合金的批量制造方法
专利类型：发明专利
发明人：王文斌,师晓云,刘凯,艾璇,王小军,杨平,张久兴,胡可,韩翠柳,高思远,杨新宇
申请号：CN201710771408.2
申请日：20170831
公开号：CN107502776A
公开日：
20171222
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种高致密度高均匀性的CuCr合金的批量制造方法，其是采用一模多腔的石墨模具，通过放电等离子烧结对CuCr混合粉末进行固结成形，通过优化烧结模具结构，梯级施加10～30MPa的轴向机械压力的同时以20～30℃/min加热至830～860℃后保温3～6min，即可一次性批量制造多个长径比为0.1～2.0、致密度大于98.0％且沿轴向和径向的波动小于1％、成分组织均匀、氧含量低的烧结圆柱锭。

本发明可根据CuCr合金的尺寸需求设计不同的模具结构、选择不同的烧结条件，工艺简单、周期短、生产效率高，所得CuCr合金经后续少量加工即可成品而用作大功率输变电设备中真空断路器的零部件。

申请人：陕西斯瑞新材料股份有限公司,合肥工业大学
地址：710077 陕西省西安市丈八七路12号
国籍：CN
代理机构：安徽省合肥新安专利代理有限责任公司
代理人：卢敏
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Cu-Cr-Zr合金的熔铸及电极帽塑性成型工艺的研究的开题报告

Cu-Cr-Zr合金的熔铸及电极帽塑性成型工艺的研究的开题报告一、研究背景Cu-Cr-Zr合金作为一种高性能合金，具有优异的导热性、电导率和抗腐蚀性能，在高温、高压、强腐蚀等复杂环境下表现出较好的稳定性，广泛应用于航空航天、汽车、电子、冶金等行业领域。

其中，Cu-Cr-Zr合金的电极帽应用于高品质发动机及氢燃料电池等，要求其具有高精度、高质量和长寿命等特点，因此其加工工艺与材料的性能密切相关。

目前，Cu-Cr-Zr合金的制备工艺已经比较成熟，但其熔铸和电极帽塑性成型工艺的研究仍相对较少。

因此，本研究旨在探究Cu-Cr-Zr合金的熔铸和电极帽塑性成型工艺，并分析其影响因素，为相关领域的工程技术人员提供参考。

二、研究内容本研究的主要内容包括以下几个方面：1. 涉及Cu-Cr-Zr合金的熔铸工艺研究，包括熔炼、铸型、热处理等环节。

研究铸造工艺对Cu-Cr-Zr合金组织和性能的影响，以及不同热处理工艺对Cu-Cr-Zr合金机械性能的影响。

2. 探究Cu-Cr-Zr合金电极帽的塑性成型工艺，包括模具设计、成形工艺和参数优化等。

研究不同工艺参数对电极帽形态和性能的影响，以及优化相应工艺参数，提高电极帽的成形质量和工艺效率。

3. 对Cu-Cr-Zr合金的成型工艺进行仿真和优化分析，通过有限元模拟和试验验证，探究不同工艺参数对Cu-Cr-Zr合金成形过程的影响，提高成形质量和效率。

三、研究意义本研究对Cu-Cr-Zr合金的熔铸和电极帽塑性成型工艺进行探究，能够深入了解其材料的特性和成形工艺的优化方向，为相关领域的工程技术人员提供参考。

同时，这也有助于推动Cu-Cr-Zr合金在汽车、电子、冶金等行业领域的应用，提高其竞争力和市场需求度。

熔铸法制备VC_CuCrZr复合材料及其微观组织与性能

材料热处理技术Ｍａｔｅｒｉａｌ＆ＨｅａｔＴｒｅａｔｍｅｎｔ
２００８年２月
熔铸法制备ＶＣ／ＣｕＣｒＺｒ复合材料及其微观组织与性能
张华威，谢春生，胡得胜，翟启明（江苏科技大学材料科学与工程学院，江苏镇江２１２００３）
摘要：用熔铸法制备了ＶＣ颗粒增强ＣｕＣｒＺｒ基复合材料，并探讨了热处理工艺对材料组织和性能的影响。
ＶＣ与Ｃｕ具有极好的润湿性，在１２００℃的空气介质中ＶＣ与铜液的润湿角约为４０°，而在相同温度的氩气介质中它们的润湿角仅为２０°。ＶＣ不与Ｃｕ发生反应，具有较好的界面结合强度［５］。ＣｕＣｒＺｒ系合金因具有良好的导热导电性和较高的强度，在集成电路引线框架等方面得到广泛使用［６］。本文采用相对简便的熔铸法制备了ＶＣ颗粒增强ＣｕＣｒＺｒ基复合材料，并通过一定的热处理工艺，同时发挥弥散强化和复合强化的增强作用，最终获得
３．０
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Ｔｉｍｅ／ｈ
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Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／℃
Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／℃
图５复合材料硬度和电导率随时效时间和温度的变化曲线
Ｆｉｇ．５Ｖａｒｉａｔｉｏｎａｌｃｕｒｖｅｓｏｆｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗｉｔｈａｇｉｎｇｔｉｍｅａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
２实验结果及分析
２．１铸态组织和性能图１为ＶＣ／ＣｕＣｒＺｒ复合材料铸态的微观组

自蔓延高温合成法制备Al_2O_3-Cr金属陶瓷

自蔓延高温合成法制备Al_2O_3-Cr金属陶瓷
曾晓春;孙国雄;张树格
【期刊名称】《硅酸盐学报》
【年(卷),期】1999(27)1
【摘要】研究了稀释剂Ｃｒ２Ｏ３对Ａｌ－Ｃｒ２Ｏ３体系自蔓延高温合成（ＳＨＳ）反应过程及反应产物的影响，并讨论了用自蔓延加压法制备致密的Ａｌ２Ｏ３－Ｃｒ金属陶瓷的可能性．实验结果表明：随稀释剂Ｃｒ２Ｏ３加入量的增加，Ａｌ－Ｃｒ２Ｏ３体系ＳＨＳ反应温度和反应产物的孔隙度逐渐降低，激发反应所需的加热时间延长．稀释剂Ｃｒ２Ｏ３的加入能改善Ａｌ２Ｏ３与Ｃｒ之间的润湿性，避免在反应产物中出现Ｃｒ偏聚和分层现象．在一定稀释剂Ｃｒ２Ｏ３加入量下，通过采用在ＳＨＳ反应结束后迅速施加一压力将可能制备出致密的Ａｌ２Ｏ３－Ｃｒ金属陶瓷．
【总页数】5页(P98-102)
【关键词】自蔓延高温合成法;Al2O3-Cr金属陶瓷;氧化铝;铬;稀释剂
【作者】曾晓春;孙国雄;张树格
【作者单位】东南大学机械工程系;南京电光源材料研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TQ174.758
【相关文献】
1.自蔓延高温合成法合成金属陶瓷功能梯度材料研究进展 [J], 谭俊;张勇;吴迪;赵军军
2.Al—TiO2自蔓延高温合成和热爆合成金属陶瓷宏观动力学差异 [J], 梁叔全;郑子樵
3.自蔓延高温合成金属陶瓷复合材料工艺研究 [J], 刘霞;杨明
4.自蔓延高温合成TiC/Fe金属陶瓷结构复合材料的研究 [J], Ma Diaodiao
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