[发明专利]一种采用真空自耗电弧熔炼CuFe合金材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种采用真空自耗电弧熔炼CuFe合金材料的制备方法，包括以下步骤：(1)原材料的混合：该材料组成及其重量百分比为：Cu70％‑30％，Fe30％‑70％，按照比例称取所需原料，在混料机内进行混合，混料时间为2‑4h；(2)压制：将混合的混合粉装入胶套内先进行机械震动30‑60s，然后擀料3‑6min，再反向墩料3‑5次，将处理好的混合粉采用冷等静压法进行压制，压力为150～300MPa，保压时间为3‑10min；(3)烧结：将压制好的自耗电极装入真空烧结炉内进行烧结，烧结最高温度控制在800℃‑1080℃，保温时间30‑240min，真空度>5pa；(4)熔炼：将烧结后的自耗电极装入真空自耗电弧熔炼炉内进行熔炼，熔炼电流为1000‑4000A。本发明气体含量低、夹杂物少、并且组织成分均匀，无Cu、Fe富集等宏观、微观缺陷。

技术领域

本发明属于有色金属合金技术领域，具体涉及一种采用真空自耗电弧熔炼CuFe合金材料的制备方法。

背景技术

随着高强高导铜合金被广泛应用于各行各业，对此类高强高导铜合金的使用性能及制造成本提出更高的要求，铜铁合金因其同时具有铜的导电性，热传导性，延展性，弹性等性质和铁的耐磨性，强度，硬度，磁性等性质，表现出独有的且优越的特点，如电磁波屏蔽性、弹性、导电性、放热性、耐磨性、抗菌性等，并且铜铁合金可以被加工成棒材、电缆、板材、薄膜、粉末、管状等多种物理形态，并且可以应用于各种产业领域，拥有无法超越的竞争力和市场前景。

但是从铜铁相图来看，室温时两者几乎完全不互溶，300℃时溶解度仍然为零，在1094℃时溶解度也只有5％左右，Fe在Cu中极低的溶解度，导致该合金在凝固过程中极易形成偏析严重的组织，严重影响了CuFe合金的应用。而快速凝固可以细化晶粒，增加固溶度，并且是抑制或者减轻CuFe合金在凝固过程中形成偏析组织的有效途径，因此快速凝固行为研究越来越受到人们的关注。

目前国内外生产CuFe合金的方法有：真空感应熔炼法：将一定比例的铜块与铁块放入真空感应炉内进行熔化，待完全溶化后浇入模具内，通常将感应熔炼法和形变时效结合在一起来提高铜铁合金的性能，但是这种普通的感应熔炼法很容易造成偏析。形变原位复合法：CuFe原位复合材料的原始组织一般为Cu基体上均匀分布着树枝状(熔炼法)或者颗粒状(粉末冶金法)的Fe相，经大量形变后Fe相变为纤维状。为了更好的提高CuFe合金的综合性能，常采用形变时效方法，在变形中间添加几步热处理，目前还处理研究阶段。机械合金化法：将一定比例的Cu粉和Fe粉在高能球磨机中长时间研磨，使金属粉末在频繁的碰撞过程中，其组织结构不断细化，最终达到原子级混合而实现合金化的目的，但是这种方法在球磨过程中易代入杂质元素，成本较高。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供一种采用真空自耗电弧熔炼CuFe合金材料的制备方法。

本发明的技术方案：一种采用真空自耗电弧熔炼CuFe合金材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)原材料的混合：材料组成及其重量百分比为：Cu70％-30％，Fe30％-70％，按照比例称取所需原料，在混料机内进行混合，混料时间为2-4h；

(2)压制：将混合好的混合粉装入胶套内先进行机械震动30-60s，然后擀料3-6min，再反向墩料3-5次，将处理好的混合粉采用冷等静压法进行压制，压力为150-300MPa，保压时间为3-10min；

(3)烧结：将压制好的自耗电极装入真空烧结炉内进行烧结，烧结最高温度控制在800℃-1080℃，保温时间30-240min，真空度为1×10-2～1×10-4pa；

(4)熔炼：将烧结后的自耗电极装入真空自耗电弧熔炼炉内进行熔炼，熔炼电流为1000-4000A。

进一步地，步骤(1)中Cu的原料选自电解铜粉，所述电解铜粉含铜量达99.8％，粒径为-120目，松装比为0.6-1.07g/cm3，