CN106086508A - 一种导条端环用高强高导Cu‑Cr‑Zr‑RE合金及其制备方法 - Google Patents

一种导条端环用高强高导Cu‑Cr‑Zr‑RE合金及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106086508A
CN106086508A CN201610401790.3A CN201610401790A CN106086508A CN 106086508 A CN106086508 A CN 106086508A CN 201610401790 A CN201610401790 A CN 201610401790A CN 106086508 A CN106086508 A CN 106086508A
Authority
CN
China
Prior art keywords
alloy
end ring
conductive
sliver end
strength highly
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
Application number
CN201610401790.3A
Other languages
English (en)
Inventor
宋克兴
周志云
张伟
王攀
李军
施振川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Xunda Electromagnetic Wire Co Ltd
Original Assignee
Jiangsu Xunda Electromagnetic Wire Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Xunda Electromagnetic Wire Co Ltd filed Critical Jiangsu Xunda Electromagnetic Wire Co Ltd
Priority to CN201610401790.3A priority Critical patent/CN106086508A/zh
Publication of CN106086508A publication Critical patent/CN106086508A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/09—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using pressure
    • B22D27/13—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using pressure making use of gas pressure
    • 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
    • C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
    • 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

Abstract

本发明涉及一种导条端环用高强高导Cu‑Cr‑Zr‑RE合金及其制备方法。包括Cu、Cr、Zr和RE，所述各物料以wt%计比例为：Cr 0.5‑1.2，Zr 0.01‑0.5，稀土元素0‑0.5，余量为铜或者为铜和不可避免的杂质元素。本发明采用真空熔炼工序，全过程通氩气保护，最大限度的排氧、脱氧，解决溶体吸气、净化问题；本发明浇注过程中采用加压凝固技术，提高合金组织致密度，改善元素偏析状况；本发明通过稀土元素改性及熔炼工艺改善等手段进行材料成分优化设计，突破强度和导电率相互矛盾的关系，在保证导条端环高强度的同时显著提高了导电性能。

Description

一种导条端环用高强高导Cu-Cr-Zr-RE合金及其制备方法
技术领域
本发明属于材料制备技术领域，特别是提供了一种导条端环用高强高导Cu-Cr-Zr-RE合金及其制备技术。
背景技术
导条和端环为高速异步牵引电机转子关键部件，由于牵引电机功率大、转速高，转子温升高达350-400℃，要求转子的关键部件材料必须有足够高的强度和导电率，并兼顾较高的抗高温软化能力。随着电气化铁路向高速、重载方向发展，牵引电机转子中关键部件用材料的服役条件更加苛刻，对导条和端环等关键部件的材料性能提出了更高要求。然而，材料的强度和导电率是一对相互矛盾的特性，提高材料导电率将导致强度降低，提高材料强度则导致导电率的大幅下降。因此，如何通过微合金化等成分设计手段以及先进制备工艺获得同时具备高强度和高导电率的合金，对于高速异步牵引电机转子中导条和端环等关键部件的开发具有重要意义。目前，导条和端环大多采用高强高导Cu-Cr-Zr合金，采用传统熔炼铸造工艺，由于Cr、Zr合金元素熔点高于Cu，熔化状态下极易发生氧化、吸气、成分偏析等现象，导致材料制备困难及制备的合金存在组织致密度低、铸态缺陷严重等问题。专利CN201010181509.2公开了一种大功率调频调速异步牵引电机用铜合金导条和端环及其制备方法，采用中频感应熔炼+半连铸技术制备出导条和端环Cu-Cr-Zr合金材料，并通过固溶时效和加工方式强化，强度可以满足使用要求，但导电率不高。
发明内容
本发明提供一种导条端环用高强高导Cu-Cr-Zr-RE合金及其制备方法，通过向Cu-Cr-Zr合金中添加微量稀土元素，并采用真空熔炼+加压凝固技术等工艺，以制备出组织致密、性能优异、能满足产品性能要求和服役条件的高强高导Cu-Cr-Zr-RE合金。
为此本发明采用的技术方案是：1. 高强高导Cu-Cr-Zr-RE合金成分（wt%）为：Cr0.5-1.2，Zr 0.01-0.5，稀土元素0-0.5，余量为铜和不可避免的杂质元素。其中稀土元素为铈、镧中的一种或两种，调整稀土元素在合金中所占的比例，可以得到不同强度和导电率相结合的合金，以满足实际使用中的不同需求。
2. 按上述组分进行原材料准备，后续的制备工艺主要步骤包括：
1）配料：根据Cu-Cr-Zr-RE合金各组分要求配料。原材料选用99.95%电解铜、纯Cr板、Zr和稀土元素以中间合金形式加入。熔炼前对原材料进行表面烘干、除油除锈等预处理。
2）真空熔炼+加压凝固：将配好的原材料放入真空感应熔炼炉内进行熔炼，加料顺序为电解铜、Cr板、Zr和稀土中间合金，其中，在加入Zr和稀土元素之前，对熔液要进行充分的脱氧、除气、除渣等预处理，采用红外测温仪测温，熔炼温度为1200-1300℃，真空度保持在10-2MPa以下，熔炼过程完成后，在真空室内进行浇注，浇注的同时进行气体加压，压力保持在0.5-1.0MPa，浇注温度控制在1150-1200℃，浇注完成后脱模。
3）热处理：将步骤（2）得到的铸锭装入进行固溶时效热处理，固溶温度为850-980℃，保温1-2小时，快速水冷；时效温度为300-600℃，保温2-6h，空冷。对热处理后合金进行性能测试。
本发明提供的导条端环用高强高导Cu-Cr-Zr-RE合金及其制备技术，在Cu-Cr-Zr合金的基础上加入微量稀土元素，采用真空熔炼+加压凝固技术，三者的结合可以显著提高制备的合金材料的综合性能。稀土元素的加入不仅能改变合金的熔炼工艺性，利于精炼、除气和微合金化等作用，还可以提高合金的抗拉强度、导电率、软化温度及延伸率等。采用真空熔炼+加压凝固技术，解决了传统铸造工艺制备合金组织致密度低、易产生元素偏析和铸态缺陷等问题。采用本发明提供的技术制备出的导条和端环性能高于国家标准，较好的满足高速异步牵引电机转子中导条和端环部件对合金材料的性能要求，市场应用前景好。
本发明的优点是：1）采用真空熔炼工序，全过程通氩气保护，最大限度的排氧、脱氧，解决溶体吸气、净化问题；
2）浇注过程中采用加压凝固技术，提高合金组织致密度，改善元素偏析状况；
3）通过稀土元素改性及熔炼工艺改善等手段进行材料成分优化设计，突破强度和导电率相互矛盾的关系，在保证导条端环高强度的同时显著提高了导电性能。
具体实施方式
实施案例一：本实施案例所述合金配料比（wt%）为：Cr=0.8，Zr=0.1，RE=0，余量为铜和不可避免的杂质。
具体制备方法：首先按组分要求配料，熔炼前对原材料进行表面烘干、除油除锈等预处理；将配好的原材料放入真空感应熔炼炉内进行熔炼，加热，抽真空（真空度保持在10- 2MPa以下），红外测温仪测温，熔炼过程完成后在真空室内进行浇注，浇注的同时进行气体加压，压力保持在1.0MPa，浇注温度控制在1200℃，浇注完成后脱模；最后将铸锭装入进行固溶时效热处理，固溶温度为950℃，保温1小时，快速水冷；时效温度为450℃，保温4h，空冷。对热处理后合金进行性能测试。
在室温条件下，制备的合金电阻率为2.9μΩ•cm，抗拉强度和延伸率分别为350MPa和15%，350℃试验温度下抗拉强度和延伸率分别为300MPa和12%。
实施案例二：本实施案例所述合金配料比（wt%）为：Cr=0.8，Zr=0.1，RE =0.2，余量为铜和不可避免的杂质。
具体制备方法：首先按Cu-Cr-Zr-RE组分要求配料，熔炼前对原材料进行表面烘干、除油除锈等预处理；将配好的原材料放入真空感应熔炼炉内进行熔炼，加热，抽真空（真空度保持在10-2MPa以下），红外测温仪测温，熔炼过程完成后在真空室内进行浇注，浇注的同时进行气体加压，压力保持在1.0MPa，浇注温度控制在1200℃，浇注完成后脱模；最后将铸锭装入进行固溶时效热处理，固溶温度为950℃，保温1小时，快速水冷；时效温度为450℃，保温4h，空冷。对热处理后合金进行性能测试：
实施案例三：本实施案例所述合金配料比（wt%）为：Cr=0.8，Zr=0.1，RE =0.5，余量为铜和不可避免的杂质。
具体制备方法：首先按Cu-Cr-Zr-RE组分要求配料，熔炼前对原材料进行表面烘干、除油除锈等预处理；将配好的原材料放入真空感应熔炼炉内进行熔炼，加热，抽真空（真空度保持在10-2MPa以下），红外测温仪测温，熔炼过程完成后在真空室内进行浇注，浇注的同时进行气体加压，压力保持在1.0MPa，浇注温度控制在1200℃，浇注完成后脱模；最后将铸锭装入进行固溶时效热处理，固溶温度为950℃，保温1小时，快速水冷；时效温度为450℃，保温4h，空冷。对热处理后合金进行性能测试：

Claims (7)

1.一种导条端环用高强高导Cu-Cr-Zr-RE合金，其特征在于，包括Cu、Cr、Zr和RE，所述各物料以wt%计比例为：Cr 0.5-1.2，Zr 0.01-0.5，稀土元素0-0.5，余量为铜或者为铜和不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的一种导条端环用高强高导Cu-Cr-Zr-RE合金，其特征在于，所述稀土元素为铈、镧中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种导条端环用高强高导Cu-Cr-Zr-RE合金，其特征在于，原材料选用99.95%电解铜、纯Cr板、Zr和稀土元素。
4.一种导条端环用高强高导Cu-Cr-Zr-RE合金的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
1）配料：根据Cu-Cr-Zr-RE合金各组分要求配料；
2）真空熔炼+加压凝固：将配好的原材料放入真空感应熔炼炉内进行熔炼，加料顺序为电解铜、Cr板、Zr和稀土中间合金，熔炼温度为1200-1300℃，真空度保持在10-2MPa以下，熔炼过程完成后，在真空室内进行浇注，浇注的同时进行气体加压，压力保持在0.5-1.0MPa，浇注温度控制在1150-1200℃，浇注完成后脱模；
3）热处理：将步骤（2）得到的铸锭装入进行固溶时效热处理，固溶温度为850-980℃，保温1-2小时，快速水冷；时效温度为300-600℃，保温2-6h，空冷。
5.根据权利要求4所述的一种导条端环用高强高导Cu-Cr-Zr-RE合金的制备方法，其特征在于，所述1）步骤中，原材料选用99.95%电解铜、纯Cr板、Zr和稀土元素以中间合金形式加入。
6.根据权利要求4所述的一种导条端环用高强高导Cu-Cr-Zr-RE合金的制备方法，其特征在于，所述2）步骤熔炼前对原材料进行表面烘干、除油除锈预处理。
7.根据权利要求4所述的一种导条端环用高强高导Cu-Cr-Zr-RE合金的制备方法，其特征在于，所述2）步骤中在加入Zr和稀土元素之前，对熔液要进行充分的脱氧、除气、除渣预处理。
CN201610401790.3A 2016-06-11 2016-06-11 一种导条端环用高强高导Cu‑Cr‑Zr‑RE合金及其制备方法 Pending CN106086508A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610401790.3A CN106086508A (zh) 2016-06-11 2016-06-11 一种导条端环用高强高导Cu‑Cr‑Zr‑RE合金及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610401790.3A CN106086508A (zh) 2016-06-11 2016-06-11 一种导条端环用高强高导Cu‑Cr‑Zr‑RE合金及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106086508A true CN106086508A (zh) 2016-11-09

Family

ID=57228238

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610401790.3A Pending CN106086508A (zh) 2016-06-11 2016-06-11 一种导条端环用高强高导Cu‑Cr‑Zr‑RE合金及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106086508A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106521229A (zh) * 2016-11-24 2017-03-22 西安理工大学 采用Cu‑La中间合金制备含稀土铜铬锆合金的方法
CN106756208A (zh) * 2016-12-07 2017-05-31 山东大学 一种铜铬锆镧合金
CN110408812A (zh) * 2019-07-11 2019-11-05 陕西斯瑞新材料股份有限公司 一种用于鼠笼式异步牵引电机端环的制备方法
CN111519061A (zh) * 2019-02-01 2020-08-11 内蒙金属材料研究所 一种稀土掺杂的Cu-Cr-Zr合金材料及其制备方法和应用
CN111621665A (zh) * 2020-06-16 2020-09-04 西安斯瑞先进铜合金科技有限公司 一种用于火车异步电机的铜锆端环材料的制备方法
CN114032414A (zh) * 2021-11-17 2022-02-11 湖南稀土金属材料研究院有限责任公司 改性铜铬合金及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
历长云等: "《特种铸造》", 31 May 2013 *
梁群昌等: "差压铸造在我国的发展及应用", 《热加工工艺》 *
潘振亚等: "Cu-0.81Cr-0.12Zr-0.05La-0.05Y合金形变与热处理工艺优化", 《材料热处理学报》 *
邓至谦等: "《铜及铜合金物理冶金基础》", 31 December 2010, 中南大学出版社 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106521229A (zh) * 2016-11-24 2017-03-22 西安理工大学 采用Cu‑La中间合金制备含稀土铜铬锆合金的方法
CN106521229B (zh) * 2016-11-24 2018-07-06 西安理工大学 采用Cu-La中间合金制备含稀土铜铬锆合金的方法
CN106756208A (zh) * 2016-12-07 2017-05-31 山东大学 一种铜铬锆镧合金
CN111519061A (zh) * 2019-02-01 2020-08-11 内蒙金属材料研究所 一种稀土掺杂的Cu-Cr-Zr合金材料及其制备方法和应用
CN110408812A (zh) * 2019-07-11 2019-11-05 陕西斯瑞新材料股份有限公司 一种用于鼠笼式异步牵引电机端环的制备方法
CN111621665A (zh) * 2020-06-16 2020-09-04 西安斯瑞先进铜合金科技有限公司 一种用于火车异步电机的铜锆端环材料的制备方法
CN114032414A (zh) * 2021-11-17 2022-02-11 湖南稀土金属材料研究院有限责任公司 改性铜铬合金及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106086508A (zh) 一种导条端环用高强高导Cu‑Cr‑Zr‑RE合金及其制备方法
CN106555076A (zh) 一种耐650℃高温钛合金材料及其制备方法
CN103170600B (zh) 一种铝硅合金分闸件半固态流变压铸成形工艺
CN104889401A (zh) 一种制备CuCr25电触头的方法
CN102925822B (zh) 高氧含量金属玻璃复合材料及其制备方法
CN101748299A (zh) 铸造镁合金的制造方法
CN107739878B (zh) 一种高强高导抗软化铜合金及其制备方法
CN106756372B (zh) 一种高性能铍铝-稀土合金的制备方法及其制备的产品
CN102154580B (zh) 高强度耐热镁合金材料及其制备工艺
CN109234552B (zh) 一种压力下凝固制备高Cu含量Al-Cu合金的方法
Peng et al. Property and thermal stability of in situ composite Cu–Cr alloy contact cable
CN106834824B (zh) 一种含钪、钇的高强高导电率铝基材料及其制备方法
CN108950271B (zh) 一种铬锆铜合金及其制备方法
CN110484757A (zh) 一种高导耐热原位自生铝基复合材料及制备方法
CN103266247B (zh) 一种超塑性高强耐热镁合金及其制备方法
CN114540729A (zh) 采用悬浮熔炼下引工艺制备铜铬触头用合金铸锭的方法
CN101871068B (zh) 一种含锡与铝的高强度高塑性镁合金及其制备方法
CN103820666A (zh) 一种细晶铜铬合金的制备方法
CN104264082B (zh) 一种氮元素掺杂强韧化金属玻璃复合材料及其制备方法
CN102392205A (zh) 一种精密铜件制作工艺
CN104513914A (zh) 一种超低间隙相高韧性铸造钛合金及熔铸方法
CN108118176B (zh) 一种高速铁路接触线用铜基非晶合金及其制备工艺
CN101168808A (zh) 注塑模具用Cu-Ti合金的生产方法
CN103572082B (zh) 一种高Nb-TiAl合金及其制备方法
CN100365154C (zh) Cu-Ag-RE合金原位纳米纤维复合材料

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20161109

RJ01 Rejection of invention patent application after publication