CN116815009A - 一种多组元复杂共格析出强化Cu-Ni-Al-Cr-Ti耐高温铜合金及其制备方法 - Google Patents
一种多组元复杂共格析出强化Cu-Ni-Al-Cr-Ti耐高温铜合金及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116815009A CN116815009A CN202310511357.5A CN202310511357A CN116815009A CN 116815009 A CN116815009 A CN 116815009A CN 202310511357 A CN202310511357 A CN 202310511357A CN 116815009 A CN116815009 A CN 116815009A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alloy
- temperature
- component complex
- coherent precipitation
- temperature resistant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 18
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 title claims abstract description 17
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 47
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 47
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 claims abstract description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 6
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 229910017813 Cu—Cr Inorganic materials 0.000 description 2
- 241001062472 Stokellia anisodon Species 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000739 chaotic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000004154 testing of material Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
- C22C9/06—Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
一种多组元复杂共格析出强化Cu‑Ni‑Al‑Cr‑Ti耐高温铜合金及其制备方法，其属于耐高温铜合金领域。该铜合金的质量百分比组成为Cu：58.67～64.85wt％，Ni：26.18～28.94％，Al：4.51～4.99 wt％，Cr：2.60～2.88wt％，Ti：3.03～3.35wt％。该合金始终具有多组元复杂共格析出组织，合金室温拉伸强度不低于760MPa，800℃下拉伸强度不低于200MPa。采用多种高温共格析出强化相的组合，可以在宽温区提升铜合金的高温性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种多组元复杂共格析出强化Cu-Ni-Al-Cr-Ti耐高温合金及其制备方法，其属于耐高温铜合金领域。
背景技术
高性能铜合金是应用于高铁接触线、电磁炮、火箭发动机燃烧室的关键材料。目前的耐高温铜合金主要为弥散强化型和析出强化型。氧化物(Al2O3)弥散强化Cu合金，其软化温度可达930℃，但由于氧化物颗粒与Cu熔体的润湿性很差、比重相差较大，易偏聚，难均匀弥散分布，以及副反应夹杂物等问题，导致其加工性极差，因而氧化物添加量有限，其硬度不高于160HV。典型的析出强化型Cu-Cr合金，由于Cr析出相在高温下会快速粗化，导致合金的抗软化能力下降。且随着工业化发展需求，对材料的耐温性能提出了更高的要求，服役材料需要具备良好的高温强度及高温稳定性。由于Cu和Ni的混乱占位问题，现有单一形态立方共格析出强化铜合金中的γ′相稳定性下降，高温下易回溶。
发明内容
为解决现有合金中存在的问题，本发明拟制备具有良好高温性能的多组元复杂共格析出强化铜合金。Ti元素在γ'相中的固溶可提升γ'相的高温稳定性，而单质Cr相可提升合金中低温强度，并可在高温下提升合金抗氧化性能。
本发明的技术方案为：一种多组元复杂共格析出强化Cu-Ni-Al-Cr-Ti耐高温铜合金，所述铜合金中包括组分的质量百分比为Cu：58.67～64.85wt％，Ni：26.18～28.94％，Al：4.51～4.99wt％，Cr：2.60～2.88wt％，Ti：3.03～3.35wt％。该合金始终具有多组元复杂共格析出组织，合金室温拉伸强度不低于760MPa，800℃下拉伸强度不低于200MPa。
所述的一种多组元复杂共格析出强化Cu-Ni-Al-Cr-Ti耐高温合金的制备方法：
按合金的上述成分，使用4N以上高纯度金属为原料配制合金；采用非自耗真空电弧熔炼炉，通入高纯氩气保护，对配制好的合金原料进行反复熔炼，最终得到成分均匀的合金锭；将熔炼好的合金锭进行热处理：先进行固溶处理，在1100℃下恒温保持6h，随后在炉中冷却到室温；再进行时效处理，在450℃下恒温保持4h，随后在炉中冷却到室温，获得多组元复杂共格析出强化Cu-Ni-Al-Cr-Ti耐高温合金。利用万能试验机对合金进行高温拉伸测试。
本发明的有益效果为：
1、Ti元素在γ'相中的固溶可提升γ'相的高温稳定性。单质Cr相与基体和γ'相完全共格，可提升合金中低温强度，可降低Cu-Cr合金中元素的扩散速率，抑制析出相的粗化，从而提高合金的抗软化能力，并可在高温下提升合金抗氧化性能。
2、利用多组元复杂共格析出(～500nm的γ'相+～500nm的单质Cr相)提高了合金的高温强度，该合金常温强度高于760MPa，在800℃下，合金强度不低于200Mpa，远高于现役耐热铜合金。采用多种高温共格析出强化相的组合，可以在宽温区提升铜合金的高温性能。
附图说明
图1是时效处理后Cu61.76Ni27.56Al4.75Cr2.74Ti3.19(wt.％)合金的SEM二次电子图像。图2是时效处理后Cu61.76Ni27.56Al4.75Cr2.74Ti3.19(wt.％)合金的室温和800℃下的工程应力-应变曲线。
具体实施方式
下面结合技术方案详细叙述本发明的具体实施例。
实施例1：Cu61.76Ni27.56Al4.75Cr2.74Ti3.19(wt.％)合金
步骤一：合金制备
根据合金成分Cu61.76Ni27.56Al4.75Cr2.74Ti3.19(wt.％)，使用纯度为5N的Cu和Al、纯度为4N的Ni、Cr、Ti原料配制合金；采用非自耗真空电弧熔炼炉，通入高纯氩气保护，对配制好的合金原料进行反复熔炼5次，最终得到成分均匀的合金锭；随后将熔炼好的合金锭进行热处理(固溶处理：在1100℃下保温6h，随后在炉中冷却到室温；时效处理：在450℃下保温4h，随后在炉中冷却到室温)。
步骤二：合金结构和性能表征
采用德国布鲁克D8 FOCUS X射线衍射仪和JSM-7900F型场发射扫描电子显微镜对合金进行组织和结构分析，可以确定合金中含有多尺度多相，其显微组织形貌如图1所示。采用中国深圳生产的UTM5504材料测试系统对合金样品在室温和800℃下分别进行了名义应变速率为1×10-4/s的拉伸试验。室温及高温拉伸试验根据金属材料室温及高温拉伸试验国家标准进行(GB/T 228.1-2010及GB/T 228.2-2015)。结果显示，合金室温拉伸强度不低于760MPa，800℃下拉伸强度不低于200MPa，如图2所示。
Claims (2)
1.一种多组元复杂共格析出强化Cu-Ni-Al-Cr-Ti耐高温铜合金，其特征在于：所述铜合金成分的质量百分比为Cu：58.67～64.85wt％，Ni：26.18～28.94％，Al：4.51～4.99wt％，Cr：2.60～2.88wt％，Ti：3.03～3.35wt％；该合金始终具有多组元复杂共格析出组织，合金室温拉伸强度不低于760MPa，800℃下拉伸强度不低于200MPa。
2.根据权利要求1所述的一种多组元复杂共格析出强化Cu-Ni-Al-Cr-Ti耐高温铜合金的制备方法，其特征在于：
使用4N以上高纯度金属为原料，采用非自耗真空电弧熔炼炉，通入高纯氩气保护，对根据权利要求1所述的合金成分配制的合金原料进行反复熔炼，最终得到成分均匀的合金锭；
将熔炼好的合金锭进行热处理：先进行固溶处理，在1100℃下恒温保持6h，随后在炉中冷却到室温；再进行时效处理，在450℃下恒温保持4h，随后在炉中冷却到室温，获得多组元复杂共格析出强化的耐高温合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310511357.5A CN116815009A (zh) | 2023-05-08 | 2023-05-08 | 一种多组元复杂共格析出强化Cu-Ni-Al-Cr-Ti耐高温铜合金及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310511357.5A CN116815009A (zh) | 2023-05-08 | 2023-05-08 | 一种多组元复杂共格析出强化Cu-Ni-Al-Cr-Ti耐高温铜合金及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116815009A true CN116815009A (zh) | 2023-09-29 |
Family
ID=88123042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310511357.5A Pending CN116815009A (zh) | 2023-05-08 | 2023-05-08 | 一种多组元复杂共格析出强化Cu-Ni-Al-Cr-Ti耐高温铜合金及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116815009A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117535553A (zh) * | 2023-11-14 | 2024-02-09 | 安徽工程大学 | 一种抗高温氧化、耐高温软化高强Cu合金及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103328665A (zh) * | 2010-12-13 | 2013-09-25 | 日本精线株式会社 | 铜合金及铜合金的制造方法 |
| CN112210693A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-12 | 大连理工大学 | 一种具有高温自润滑特性的Cu-Ni-Al合金及其制备方法 |
| CN115735017A (zh) * | 2020-07-29 | 2023-03-03 | 同和金属技术有限公司 | Cu-Ni-Al系铜合金板材、其制造方法及导电弹簧构件 |
-
2023
- 2023-05-08 CN CN202310511357.5A patent/CN116815009A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103328665A (zh) * | 2010-12-13 | 2013-09-25 | 日本精线株式会社 | 铜合金及铜合金的制造方法 |
| CN115735017A (zh) * | 2020-07-29 | 2023-03-03 | 同和金属技术有限公司 | Cu-Ni-Al系铜合金板材、其制造方法及导电弹簧构件 |
| CN112210693A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-12 | 大连理工大学 | 一种具有高温自润滑特性的Cu-Ni-Al合金及其制备方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117535553A (zh) * | 2023-11-14 | 2024-02-09 | 安徽工程大学 | 一种抗高温氧化、耐高温软化高强Cu合金及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108998714B (zh) | 一种双相中熵合金的设计与制备方法 | |
| US9309584B2 (en) | Base material for high temperature alloy and manufacture method thereof | |
| CN108004452B (zh) | 一种CoCrFeNiHfx高熵合金材料及其制备方法 | |
| CN109536777B (zh) | 一种高温钛合金及其制备方法 | |
| CN105755324B (zh) | 一种兼具强度和韧性的高熵合金及其制备方法 | |
| CN109536776B (zh) | 一种耐热钛合金及其制备方法 | |
| US11427903B2 (en) | High-strength and high-conductivity Cu—Ag—Sc alloy and preparation method thereof | |
| CN113943874A (zh) | 一种用于5g基站电源连接器的铜合金材料及其制备方法 | |
| CN104630569B (zh) | 一种含高温有序γ`强化相的Co‑V基高温合金及其制备方法 | |
| CN111621660A (zh) | 原位析出碳化物的沉淀强化型高温高熵合金及其制备方法 | |
| CN116555625B (zh) | 一种多尺度多相共格析出强化Cu-Ni-Al-Co-Cr-Ti耐高温铜合金及其制备方法 | |
| CN104894438A (zh) | 一种高导电率耐热铝合金单丝材料及其制备方法 | |
| CN109536775B (zh) | 一种高温钛合金及其制备方法 | |
| CN116815009A (zh) | 一种多组元复杂共格析出强化Cu-Ni-Al-Cr-Ti耐高温铜合金及其制备方法 | |
| CN108165780B (zh) | 一种Ni-Cr-Al-Fe系高温合金的制备方法 | |
| WO2025227654A1 (zh) | 一种高强高导Cu-Cr-Zr系合金的制备方法 | |
| CN117265360B (zh) | 一种复合析出强化型高熵合金及其制备方法 | |
| CN110079700A (zh) | 一种TiAl合金及其制备方法 | |
| CN113862529B (zh) | 一种铝合金及其制备方法 | |
| CN115976364A (zh) | 一种高强导积铜合金及其制备方法 | |
| CN108467984A (zh) | 一种五元高熵合金Cu0.5FeNiVAlx及其强度硬度提升方法 | |
| JP4158337B2 (ja) | 連続鋳造鋳型用クロム・ジルコニウム系銅合金の製造方法 | |
| CN117535553B (zh) | 一种抗高温氧化、耐高温软化高强Cu合金及其制备方法 | |
| CN116790936B (zh) | 一种复合共格析出强化Cu-Ni-Co-Al-Ti-Nb-V-Si耐高温合金及其制备方法 | |
| CN115491561B (zh) | 一种用于柴油机缸盖的高韧高导三组元合金及制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |