CN110106390A - 一种采用三炉联合熔炼法制备不同含铁量的铜铁复合材料的方法 - Google Patents

一种采用三炉联合熔炼法制备不同含铁量的铜铁复合材料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用三炉联合熔炼法制备不同含铁量的铜铁复合材料的方法，包括配料、装炉熔炼、混合熔炼、浇注和冷却等步骤；通过将电解铜和工业纯铁分别在第一熔铜炉和第二熔铁炉内进行熔炼，然后根据各种不同要求在第三铜铁炉中进行混合熔炼；采用一组三炉联合熔炼的方式，能够制备出一种组织致密且均匀分布、无宏观、微观偏析的铜铁复合材料。

Description

一种采用三炉联合熔炼法制备不同含铁量的铜铁复合材料的 方法
技术领域
本发明涉及金属材料的制备技术领域，特别涉及一种采用三炉联合熔炼法制备不同含铁量的铜铁复合材料的方法。
背景技术
铜铁复合材料既有铜的高导、耐蚀及良好焊接性等特点,又具备铁的高强、高刚度及导磁性、电磁屏蔽性等优势，在汽车、航空航天、船舶、兵器工业和通讯设备制造领域具有广阔的应用前景。
由于含铁量超过3％的铜铁不能形成合金，目前国内外制备铜铁复合材料的方法主要有机械合金化法、形变原位复合法、气体雾化法、电磁悬浮熔炼法等，这些方法要么是通过成本很高的机械加工方法、要么是需要采用复杂的过程控制、要么是能实验室制备而无法量产，均为成本高而无法大批量生产的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能进行简单熔炼且均匀性好的采用三炉联合熔炼法制备不同含铁量的铜铁复合材料的方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种采用三炉联合熔炼法制备不同含铁量的铜铁复合材料的方法，包括如下步骤：
(a)配料：根据不同配比要求分别称量电解铜和工业纯铁作为原料备用；
(b)装炉熔炼：将称量好的电解铜放入第一熔铜炉中，按常规铜合金冶炼工艺熔化，经炉前检测后控制为温度范围1300℃-1400℃；同时将称量好的工业纯铁放入第二熔铁炉中，按照常规的钢铁冶炼工艺熔化，经炉前检测后控制温度范围为1600℃-1700℃；
(c)混合熔炼：将所述第二熔铁炉中的铁液倒入第三铜铁炉内至100-150mm高，然后将所述第一熔铜炉中的铜液和第二熔铁炉中的剩余铁液倒入所述第三铜铁炉中，接着升温进行混合熔炼，升温到指定温度后进行除气、脱氧；
(d)浇注：将熔化的金属液浇入铸模内得到浇铸铸锭；
(e)冷却：所述铸模内熔体逐渐冷却至全部凝固，形成铜和铁分布均匀的复合材料铸锭。
优选的，所述步骤(b)中的熔铜炉为中、高频电磁感应炉、真空熔炼炉或气氛保护炉；所述步骤(b)中的熔铁炉为中、高频电磁感应炉、真空熔炼炉或气氛保护炉；所述步骤(b)中的第三铜铁炉为中、高频电磁感应炉、真空熔炼炉或气氛保护炉。
优选的，所述步骤(d)内的铸模为钢模或铜模。
优选的，所述步骤(d)内的铸模外使用循环水进行冷却。
优选的，根据材料的不同性能要求，在所述步骤(c)中进行混合熔炼时，在所述第三铜铁炉内的混合铜液和铁液内添加所需合金元素。
采用上述技术方案，通过将电解铜和工业纯铁分别在第一熔铜炉和第二熔铁炉内进行熔炼，然后根据各种不同要求在第三铜铁炉中进行混合熔炼；采用一组三炉联合熔炼的方式，能够制备出一种组织致密且均匀分布、无宏观、微观偏析的铜铁复合材料。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为通过实施例1的方法制备得到的铜铁复合材料的金相图；
图3为通过实施例2的方法制备得到的铜铁复合材料的金相图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
一种采用三炉联合熔炼法制备不同含铁量的铜铁复合材料的方法，包括如下步骤：
(a)配料：分别称量电解铜140公斤，工业纯铁58公斤，电解锰0.4公斤，铬铁4公斤；
(b)装炉熔炼：将称量好的电解铜放入第一熔铜炉(中、高频电磁感应炉、真空熔炼炉或气氛保护炉)中，按常规铜合金冶炼工艺熔化，经炉前检测后控制为温度范围1300℃-1400℃；同时将称量好的工业纯铁放入第二熔铁炉(中、高频电磁感应炉、真空熔炼炉或气氛保护炉)中，按照常规的钢铁冶炼工艺熔化，经炉前检测后控制温度范围为1600℃-1700℃；
(c)混合熔炼：将所述第二熔铁炉中的铁液倒入第三铜铁炉(中、高频电磁感应炉、真空熔炼炉或气氛保护炉)内至100-150mm高，然后将所述第一熔铜炉中的铜液和第二熔铁炉中的剩余铁液倒入所述第三铜铁炉中，接着升温进行混合熔炼，将称量好的铬铁、电解锰加入炉内，升温到1520℃-1580℃，然后进行除气、脱氧；进行炉前分析、检验；
(d)浇注：将熔化的金属液浇入铸模(钢模或铜模)内得到浇铸铸锭，所述铸模外使用循环水进行冷却；
(e)冷却：所述铸模内熔体逐渐冷却至全部凝固，形成铜和铁分布均匀的复合材料铸锭。得到的坯料金相图如图2所述，能够得到均匀的铜铁复合材料。
实施例2
一种采用三炉联合熔炼法制备不同含铁量的铜铁复合材料的方法，包括如下步骤：
(a)配料：分别称量电解铜40公斤，工业纯铁160公斤，速溶硅0.4公斤，电解锰0.9公斤，钼0.2公斤；
(b)装炉熔炼：将称量好的电解铜放入第一熔铜炉(中、高频电磁感应炉、真空熔炼炉或气氛保护炉)中，按常规铜合金冶炼工艺熔化，经炉前检测后控制为温度范围1300℃-1400℃；同时将称量好的工业纯铁放入第二熔铁炉(中、高频电磁感应炉、真空熔炼炉或气氛保护炉)中，按照常规的钢铁冶炼工艺熔化，经炉前检测后控制温度范围为1600℃-1700℃；
(c)混合熔炼：将所述第二熔铁炉中的铁液倒入第三铜铁炉(中、高频电磁感应炉、真空熔炼炉或气氛保护炉)内至100-150mm高，然后将所述第一熔铜炉中的铜液和第二熔铁炉中的剩余铁液倒入所述第三铜铁炉中，接着升温进行混合熔炼，将称量好的钼、电解锰和速溶硅分别加入炉内，升温到1480℃-1550℃，然后进行除气、脱氧；进行炉前分析、检验；
(d)浇注：将熔化的金属液浇入铸模(钢模或铜模)内得到浇铸铸锭，所述铸模外使用循环水进行冷却；
(e)冷却：所述铸模内熔体逐渐冷却至全部凝固，形成铜和铁分布均匀的复合材料铸锭。得到的坯料金相图如图3所述，能够得到均匀的铜铁复合材料.
本发明通过将电解铜和工业纯铁分别在第一熔铜炉和第二熔铁炉内进行熔炼，然后根据各种不同要求在第三铜铁炉中进行混合熔炼；采用一组三炉联合熔炼的方式，能够制备出一种组织致密且均匀分布、无宏观、微观偏析的铜铁复合材料。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种采用三炉联合熔炼法制备不同含铁量的铜铁复合材料的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(a)配料：根据不同配比要求分别称量电解铜和工业纯铁作为原料备用；
(b)装炉熔炼：将称量好的电解铜放入第一熔铜炉中，按常规铜合金冶炼工艺熔化，经炉前检测后控制为温度范围1300℃-1400℃；同时将称量好的工业纯铁放入第二熔铁炉中，按照常规的钢铁冶炼工艺熔化，经炉前检测后控制温度范围为1600℃-1700℃；
(c)混合熔炼：将所述第二熔铁炉中的铁液倒入第三铜铁炉内至100-150mm高，然后将所述第一熔铜炉中的铜液和第二熔铁炉中的剩余铁液倒入所述第三铜铁炉中，接着升温进行混合熔炼，升温到指定温度后进行除气、脱氧；
(d)浇注：将熔化的金属液浇入铸模内得到浇铸铸锭；
(e)冷却：所述铸模内熔体逐渐冷却至全部凝固，形成铜和铁分布均匀的复合材料铸锭。
2.根据权利要求1所述的采用三炉联合熔炼法制备不同含铁量的铜铁复合材料的方法，其特征在于：所述步骤(b)中的熔铜炉为中、高频电磁感应炉、真空熔炼炉或气氛保护炉；所述步骤(b)中的熔铁炉为中、高频电磁感应炉、真空熔炼炉或气氛保护炉；所述步骤(b)中的第三铜铁炉为中、高频电磁感应炉、真空熔炼炉或气氛保护炉。
3.根据权利要求1所述的采用三炉联合熔炼法制备不同含铁量的铜铁复合材料的方法，其特征在于：所述步骤(d)内的铸模为钢模或铜模。
4.根据权利要求1所述的采用三炉联合熔炼法制备不同含铁量的铜铁复合材料的方法，其特征在于：所述步骤(d)内的铸模外使用循环水进行冷却。
5.根据权利要求1所述的采用三炉联合熔炼法制备不同含铁量的铜铁复合材料的方法，其特征在于：根据材料的不同性能要求，在所述步骤(c)中进行混合熔炼时，在所述第三铜铁炉内的混合铜液和铁液内添加所需合金元素。
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