本技术介绍了一种创新的双相亚共晶铜锆合金及其制备工艺。该工艺涉及将电解铜和金属锆在真空条件下熔炼,随后进行浇注形成铸锭。铸锭经过切割、研磨后,采用超重力技术进一步处理,以获得高性能的双相亚共晶铜锆合金。
背景技术
凝固是制备材料最基本的成型技术之一,凝固技术是以凝固理论为基础,通过控制凝固过程,获得期望材料性能的组织和无凝固缺陷铸件的技术。将各类物理场引入金属凝固过程是当今凝固领域研究的热点问题,由此出现了诸如电磁场凝固、超重力凝固、超声波凝固等新的凝固研究领域。其中超重力凝固通过强迫对流,改变热质传输过程,进而影响形核率、凝固界面前沿的温度梯度和溶质场,借此可以通过优化离心超重力、凝固速率、温度梯度等工艺参数,实现高性能材料的可控制备。
铜锆合金由于其优良的力学性能,在航空、航天、高铁、高压输电等高技术领域具有广泛的应用前景。在铜锆合金常规铸件中,晶粒粗大,共晶相数量少且极易在晶界析出,导致共晶相对合金强度的贡献不明显,故此为了改善铜锆合金的强度,一方面通过微合金化,如专利CN104718302B采用Ti,专利CN103380221B采用Co和B,专利CN105452502B采用Si,专利CN105088010B采用Ni、Si、Ag和稀土元素,CN111411256A采用Mg、Si和稀土元素;另一方面,采用长流程制备工艺,如专利CN117418135A提供了一种铜锆合金环件的制备方法,制备过程包括熔炼、铸造、热锻和固溶处理、一次冷锻和一次热处理、二次冷锻和二次热处理。虽然上述工艺,均不同程度地提高了铜锆合金的力学性能,但由于添加的微合金化元素大多属于活泼元素,铸造过程中极易烧损,加之含量较少,精确控制难度大;而长流程制备工艺复杂,对设备依赖性强,产品制备成本高。目前的铸造铜锆合金材料仍存在致密度较差、晶粒组织粗大、铸锭杂质含量较多和力学性能不理想等问题。
实现思路