一种含钇合金结晶辊套材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含钇合金结晶辊套材料及制备方法，属于材料制备领域

【技术实现步骤摘要】
一种含钇合金结晶辊套材料及制备方法


[0001]本专利技术属于材料制备领域，具体涉及一种含钇合金结晶辊套材料及制备方法
。

技术介绍

[0002]铜及铜合金因其优良的导热性能
、
耐腐蚀
、
易加工以及良好的强度和抗疲劳性能而用作导电和导热材料，被广泛应用于许多领域
。
随着现代工业技术的快速发展，传统铜合金在部分领域已不能满足使用要求，尤其是需要同时满足高硬度
、
高强度
、
导热性
、
导电性
、
耐摩擦磨损及热腐蚀性的场合
。
随着新一代信息技术
、
先进轨道交通装备
、
航空航天装备
、
节能与新能源汽车等产业成为重点发展的高新
，而这些领域的关键基础材料之一是高性能铜合金
。
高性能铜合金具有高导电性
、
高导热性
、
高强度
、
高耐蚀以及可镀性和易加工性等一系列优异性能，是上述领域发展不可或缺的材料类型
。
[0003]铜合金结晶辊套是铸轧机和快速凝固单辊甩带机的核心部件，其工作环境要求合金在具有非常好的导热性和较高的力学性能，室温下硬度大于
200HB
，抗拉强度大于
630MPa
，屈服强度大于
510MPa
，延伸率大于
15
％，高温软化点温度大于
600℃<br/>，导电率大于
60
％
IACS
，具有良好的耐热冲击和热疲劳性能
。
目前国内外生产结晶辊套用的高强高导铜合金材料为了达到其性能要求加有
Be
元素，少量的
Be
能显著提高铜合金的强度，而且对导电率的影响也较小，但
Be
有毒，熔炼过程中危害人的身体健康
。
高强高导铜合金凭借较高的强度
、
良好的导电导热能力，在结晶器
、
接触导线
、
引线框架等领域一直被视为不可或缺的重要材料
。
其中，
Cu
‑
Cr
‑
Zr
合金凭借优异的性能成为典型代表，其机械性能和导电率的部分指标十分符合结晶辊套材料的要求，在高温条件下有良好服役性能，具有无环境污染等优点，受到广泛关注
。Cu
‑
Cr
‑
Zr
系合金的力学性能主要取决于时效析出的纳米级
Cr
相
。
此外，
Zr
元素不仅能细化合金的晶粒，还能细化
Cr
析出相并阻碍
Cr
析出相长大，因而
Cu
‑
Cr
‑
Zr
系合金表现出较高的强度
。
[0004]钇是一种稀土元素，一种灰黑色金属，在
Cu
‑
Cr
‑
Zr
合金中加入微量稀土元素
Y
能够细化晶粒，并有效抑制合金在时效过程中
Cr
粒子的生长，不仅提高合金的强度和硬度，也提高了合金的高温性能
。Cu
与
Y
可以形成多种稳定的化合物，这些化合物析出相在基体中弥散分布，可以使合金得到强化
。
研究表明，添加适量稀土具有除杂
、
净化基体的作用而提升导电性，但过量稀土自身成为杂质而恶化导电性
。
当
Y
元素加入量过高时，过量的
Y
元素容易与
Cu
或
O
发生反应，形成粗大的
Cu
‑
Y
系化合物或氧化物富集在晶界上，降低晶粒间的结合力，并且影响组织均匀性，使合金的力学性能和导电率大幅度降低
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种含钇合金结晶辊套材料及制备方法，提供一种利用
Y
元素对合金的净化除杂作用，从而使原子间的结合力增强，并抑制
Cu
‑
Cr
‑
Zr
合金时效过程中析出相的生长，通过合理设计合金的成分，经熔炼
‑
固溶
‑
冷轧
‑
时效和熔炼
‑
固溶
‑
一次冷轧
‑
预时效
‑
二次冷轧
‑
终时效工艺，制成具有高强度高导电率铜合金
。
[0006]本专利技术的方法是利用第四组元
Y
元素对基体的净化作用和对时效过程中析出相生长的抑制作用，结合适当的形变热处理工艺，实验材料在
800
‑
1100℃
温度范围内固溶处理，淬火后在室温下进行冷轧变形，然后进行时效处理，然后在一次冷轧时效的基础上进行二次冷轧时效，从而提高其综合力学性能
。
本专利技术的高强高导铜合金成分设计，在添加
Cu、Cr、Zr
的基础上，添加少量的微合金元素
Y
，
Y
元素的添加有利于抑制时效过程中析出相粒子的长大，提高时效后合金的性能
。
[0007]本专利技术的一种含钇合金结晶辊套材料包括添加
Y
元素的铜合金，所述的铜合金包含的组分及质量百分含量为：
Cr
：
0.5
‑
2.5
％；
Zr
：
0.1
‑
1.5
％；
Y
：
0.01
‑
1.5
％，余量为
Cu。
[0008]本专利技术的一种含钇合金结晶辊套材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤
(1)
：将电解铜板和中间合金进行切割，去除铜板和中间合金表面的氧化皮，进行超声清洗，然后按照
Cr
：
0.5
‑
2.5
％；
Zr
：
0.1
‑
1.5
％；
Y
：
0.01
‑
1.5
％，余量为
Cu
进行配比得到混料；
[0010]步骤
(2)
：将混料进行烘干，然后置于坩埚中放入真空感应炉，对真空感应炉抽真空后对混料进行熔炼；
[0011]步骤
(3)
：混料完全熔化后，进行保温，得到合金熔体；然后对合金熔体进行浇铸，得到
Cu
‑
Cr
‑
Zr
‑
Y<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种含钇合金结晶辊套材料，其特征在于，所述的含钇合金结晶辊套材料为添加
Y
元素的铜合金
。2.
根据权利要求1所述的含钇合金结晶辊套材料，其特征在于，所述的铜合金包含的组分及质量百分含量为：
Cr
：
0.5
‑
2.5
％；
Zr
：
0.1
‑
1.5
％；
Y
：
0.01
‑
1.5
％，余量为
Cu。3.
一种权利要求1或2任意一项所述的含钇合金结晶辊套材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
(1)
：将电解铜板和中间合金进行切割，去除铜板和中间合金表面的氧化皮，进行超声清洗，然后按照
Cr
：
0.5
‑
2.5
％；
Zr
：
0.1
‑
1.5
％；
Y
：
0.01
‑
1.5
％余量为
Cu
进行配比得到混料；步骤
(2)
：将混料进行烘干，然后置于坩埚中放入真空感应炉，对真空感应炉抽真空后对混料进行熔炼；步骤
(3)
：混料完全熔化后，进行保温，得到合金熔体；然后对合金熔体进行浇铸，得到
Cu
‑
Cr
‑
Zr
‑
Y
合金铸锭；步骤
(4)
：将
Cu
‑
Cr
‑
Zr
‑
Y
合金铸锭进行固溶处理后分别进行单级轧制时效处理
、
双级轧制时效处理热或挤压时效处理，得到高强导电铜合金
。4.
根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
中所述中间合金为铜铬中间合金，铜锆中间合金和铜钇中间合金
。5.
根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤
(2)
中所述进行烘干的温度为
50
‑
100℃
，烘干时间为
0.5
‑
1h
；所述坩埚为氧化镁熔炼坩埚；所述抽真空的真空度为
10
‑2‑
10
‑4Pa。6.
根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雅静，王金朋，张峻嘉，宋敬清，宋鲲鹏，宋忠飞，刘伟，张国志，
申请(专利权)人：青岛正大重工有限公司，
类型：发明
国别省市：