一種細晶粒銅錫合金及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種細晶粒銅錫合金，按照質量百分比包括以下原料組分：10％?16％錫粉，0.1％?0.5％鈦粉，余量為銅粉，上述各組份質量百分比之和為100％；其制備方法，包括以下步驟：步驟1，按照質量百分比稱取以下組分：10％?16％錫粉，0.1％?0.5％鈦粉，余量為銅粉；步驟2，將步驟1稱取的各組份混合，進行模壓壓制，燒結，然后保溫得到燒結體；步驟3，將步驟2得到的燒結體進行表面處理；步驟4，將經過步驟3處理后的燒結體進行感應熔煉，使合金化的燒結體加熱至熔融態，保溫，攪拌，快速冷卻，得到細晶粒銅錫合金。通過本發明專利技術制備方法可以得到晶粒細化、組織均勻的銅錫合金。

A fine grain copper tin alloy and its preparation method

The invention discloses a fine grain copper tin alloy, according to the weight percentage comprises the following raw material components: 10% 16% 0.1% 0.5% tin powder, titanium powder, balance of copper powder, the constituents and the quality percentage is 100%; the preparation method comprises the following steps: 1, according to the weight percentage were the following component: 10% 16% 0.1% 0.5% tin powder, titanium powder, balance of copper powder; step 2, step 1 will weigh the components of mixing, pressing, sintering, thermal insulation and sintered body; step 3, step 2 the sintered body surface treatment; step 4, will go through the steps of sintering 3 after the treatment of induction melting, the sintered body is heated to a molten alloy insulation, stirring, rapid cooling, fine grain copper tin alloy. A copper tin alloy with fine grain and uniform microstructure can be obtained by the method of preparation of the invention.

【技術實現步驟摘要】
一種細晶粒銅錫合金及其制備方法
本專利技術屬于銅合金制備
，具體涉及一種細晶粒銅錫合金，本專利技術還涉及一種細晶粒銅錫合金的制備方法。
技術介紹
錫青銅作為一種生產Nb3Sn低溫超導線材的主要原材料，其組織及成分對Nb3Sn低溫超導線材性能有很大影響。如果在青銅法制備Nb3Sn低溫超導線材過程中，銅合金中Sn分布不均勻會導致Nb3Sn超導相分布不均勻從而影響其超導性能。傳統鑄造方法生產的銅錫合金易出現晶粒粗大，且出現嚴重的Sn的偏析，俗稱“冒錫汗”。目前，國內外公開報道中對銅錫合金細化方法研究較少。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種細晶粒銅錫合金，具有晶粒細化、組織均勻的優點。本專利技術的另一個目的是提供一種細晶粒銅錫合金的制備方法，通過先燒結再進行真空感應熔煉制備銅錫合金毛坯，并將銅錫合金進行后續塑性變形加工，能夠得到得到晶粒細化、組織均勻的銅錫合金。本專利技術所采用的技術方案是，一種細晶粒銅錫合金，按照質量百分比包括以下原料組分：10％-16％錫粉，0.1％-0.5％鈦粉，余量為銅粉，上述各組份質量百分比之和為100％。本專利技術所采用的另一個技術方案是，一種細晶粒銅錫合金的制備方法，包括以下步驟：步驟1，按照質量百分比稱取以下組分：10％-16％錫粉，0.1％-0.5％鈦粉，余量為銅粉，上述各組份質量百分比之和為100％。步驟2，將步驟1稱取的各組份混合，進行模壓壓制，燒結，然后保溫得到燒結體；步驟3，將步驟2得到的燒結體進行表面處理；步驟4，將經過步驟3處理后的燒結體進行感應熔煉，使合金化的燒結體加熱至熔融態，保溫，攪拌，快速冷卻，得到細晶粒銅錫合金。本專利技術的特點還在于，步驟2中，燒結溫度為：800℃～1100℃；保溫時間為：10min～30min。步驟3中，表面處理的過程為：用10wt％硝酸酒精對燒結體進行酸洗后再用酒精清洗。步驟4中，整個感應熔煉過程在Ar保護氣氛下完成，保溫時間為10min～13min。本專利技術一種細晶粒銅錫合金的制備方法的有益效果是，先進行真空燒結，使經過壓制完的坯體中Sn(錫)通過固態擴散進入Cu(銅)基體中，Sn顆粒與Cu顆粒形成良好的粘接性，形成合金化組織；將燒結體進行處理是為防止燒結過程中出現雜質影響后續熔煉過程的純度，對最終合金組織產生一定的影響；燒結出的合金致密度較高部分具有較高的研究價值；采用真空感應熔煉，添加Ti(鈦)，對燒結體實現快速凝固及電磁攪拌，快速凝固形成極大的過冷度，促進晶核生長，得到細小的樹枝晶；同時，在電磁攪拌的作用下，使形核均勻，極大地抑制Sn的反偏析；兩者同時可減輕銅錫合金熔體的微觀不均勻性及使Sn更多的溶入Cu晶格中，在一定程度上提高固溶度，形成固溶強化，從而獲得晶粒細化組織均勻的銅錫合金；其致密度可達95％以上，硬度可達85.7HB，電導率可達7.9％IACS以上。附圖說明圖1為本專利技術實施例3制備的銅錫合金組織的SEM圖；圖2為本專利技術實施例3制備的銅錫合金與其它Sn含量(11wt％、13wt％及16wt％)下的銅錫合金密度值的對比圖；圖3為本專利技術實施例3制備的銅錫合金與其它Sn含量(11wt％、13wt％及16wt％)下的銅錫合金致密度的對比圖；圖4為本專利技術實施例3制備的銅錫合金與其它Sn含量(11wt％、13wt％及16wt％)下的銅錫合金硬度值的對比圖；圖5為本專利技術實施例3制備銅錫合金與其它Sn含量(11wt％、13wt％及16wt％)下的銅錫合金電導率的對比圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術進行詳細說明。本專利技術的一種細晶粒銅錫合金，按照質量百分比包括以下原料組分：10％-16％錫粉，0.1％-0.5％鈦粉，余量為銅粉，上述各組份質量百分比之和為100％。上述的一種細晶粒銅錫合金，包括以下步驟：步驟1，按照質量百分比稱取以下組分：10％-16％錫粉，0.1％-0.5％鈦粉，余量為銅粉，上述各組份質量百分比之和為100％。步驟2，將步驟1稱取的各組份混合，進行模壓壓制，燒結，然后保溫得到燒結體；步驟2中，燒結溫度為：800℃～1100℃；保溫時間為：10min～30min；步驟3，將步驟2得到的燒結體進行表面處理；步驟3中，表面處理的過程為：用10wt％硝酸酒精對燒結體進行酸洗后再用酒精清洗；步驟4，將經過步驟3處理后的燒結體進行感應熔煉，使合金化的燒結體加熱至熔融態，保溫，攪拌，快速冷卻，得到細晶粒銅錫合金；步驟4中，整個感應熔煉過程在Ar保護氣氛下完成，保溫時間為10min～13min。銅錫合金在電磁攪拌作用下形成更多的晶核，促進晶粒生長及形成均勻的組織。冷卻過程采用快速冷卻。凝固過程實現快速冷卻可形成較大的過冷度，同時鈦的添加起到異質形核的作用，增加形核率，使晶粒得到細化。制備銅錫合金過程中，不同Sn含量(質量百分比)使銅錫合金細化程度不同，影響其組織均勻性。快速冷卻可擴展固溶度，有效地減輕Sn的偏析程度，最終得到細化的組織均勻的銅錫合金。實施例1一種細晶粒銅錫合金，包括以下步驟：步驟1，按照質量百分比稱取以下組分：10％錫粉，0.1％鈦粉，余量為銅粉，上述各組份質量百分比之和為100％。步驟2，將步驟1稱取的各組份混合，將混合粉末放入Φ21模具通過模壓成型，形成Φ21x60mm高的坯體，將坯體放入高純石墨坩堝進行真空燒結，為防止合金氧化，向燒結爐中通入H2，加熱至800℃后保溫30min；步驟3，為防止過多雜質影響后續熔煉過程，將步驟2得到的燒結體進行表面處理，具體表面處理過程為：將銅錫合金燒結體先用10％硝酸酒精進行酸洗后再用酒精清洗；步驟4，將經過步驟3處理后的燒結體及高純石墨坩堝放入真空感應熔煉爐中，向爐中先抽真空，再通入Ar，當加熱至合金呈熔融態時，保溫10min，得到晶粒細化、組織均勻的銅錫合金，致密度可達93.8％，硬度可達80.4HB，電導率可達7.24％IACS。實施例2一種細晶粒銅錫合金，包括以下步驟：步驟1，按照質量百分比稱取以下組分：13％錫粉，0.3％鈦粉，余量為銅粉，上述各組份質量百分比之和為100％。步驟2，將步驟1稱取的各組份混合，將混合粉末放入Φ21模具通過模壓成型，形成Φ21x60mm高的坯體，將坯體放入高純石墨坩堝進行真空燒結，為防止合金氧化，向燒結爐中通入H2，加熱至900℃后保溫10min；步驟3，為防止過多雜質影響后續熔煉過程，將步驟2得到的燒結體進行表面處理，具體表面處理過程為：將銅錫合金燒結體先用10％硝酸酒精進行酸洗后再用酒精清洗；步驟4，將經過步驟3處理后的燒結體及高純石墨坩堝放入真空感應熔煉爐中，向爐中先抽真空，再通入Ar，當加熱至合金呈熔融態時，保溫11min，得到晶粒細化、組織均勻的銅錫合金，致密度可達92.4％以上，硬度可達75.5HB，電導率可達6.72％IACS。實施例3一種細晶粒銅錫合金，包括以下步驟：步驟1，按照質量百分比稱取以下組分：15％錫粉，0.3％鈦粉，余量為銅粉，上述各組份質量百分比之和為100％。步驟2，將步驟1稱取的各組份混合，將混合粉末放入Φ21模具通過模壓成型，形成Φ21x60mm高的坯體，將坯體放入高純石墨坩堝進行真空燒結，為防止合金氧化，向燒結爐中通入H2，加熱至950℃后保溫20min；步驟3，為防止過多雜質影響后續熔煉本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種細晶粒銅錫合金，其特征在于，按照質量百分比包括以下原料組分：10％?16％錫粉，0.1％?0.5％鈦粉，余量為銅粉，上述各組份質量百分比之和為100％。

【技術特征摘要】
1.一種細晶粒銅錫合金，其特征在于，按照質量百分比包括以下原料組分：10％-16％錫粉，0.1％-0.5％鈦粉，余量為銅粉，上述各組份質量百分比之和為100％。2.一種細晶粒銅錫合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1，按照質量百分比稱取以下組分：10％-16％錫粉，0.1％-0.5％鈦粉，余量為銅粉，上述各組份質量百分比之和為100％；步驟2，將步驟1稱取的各組份混合，進行模壓壓制，燒結，然后保溫得到燒結體；步驟3，將步驟2得到的燒結體進行表面處理；步驟4，將經過步驟3處理后的燒結體進行感應熔煉，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄒軍濤，馮巧麗，梁淑華，肖鵬，石浩，
申請(專利權)人：西安理工大學，
類型：發明
國別省市：陜西,61