一種利用激光增材技術制造銅鉻合金的方法本發明提供一種利用激光增材技術制造銅鉻合金的方法，屬于金屬材料領域。Cu?Cr觸頭材料的顯微組織細化及超細化可望全面提升Cu?Cr觸頭材料的綜合性能，同時使真空滅弧室絕緣強度升高，特別是Cr相的細化有利于提高合金的耐電壓強度、抗電弧燒蝕能力和降低合金的截流值。傳統的制備工藝如熔鑄、粉末冶金法很難實現Cr相的細化以及Cr在銅中的均勻彌散分布。本發明采用激光增材制造技術來制備整塊Cu?Cr合金材料，該技術不但能夠細化Cr相，提高合金的綜合性能，同時能夠快速精密地制造出任意復雜形狀的零件，從而實現了零件自由制造，解決了許多復雜結構零件的成形，并大大減少了加工工序，縮短了加工周期。
權利要求書 1.一種利用激光增材技術制造銅鉻合金的方法，其特征在于首先根據采用的激光打印方式選用合適粒度的球形銅粉末，然后選用平均粒度小于2微米的Cr粉末與銅粉末進行球磨混合，通過控制球磨轉速和時間使Cr粉末能夠附著在球形Cu粉末的表面，Cr粉的添加量根據設計的成分進行確定，其范圍可在5-60wt％進行任意調整；將混合后的粉末置于激光打印機中在適當的激光功率和掃描速度下打印制備成塊體，然后再進行熱處理得到最終CuCr合金材料。2.根據權利要求1所述一種利用激光增材技術制造銅鉻合金的方法，其特征在于激光打印方式為粉末床打印和同軸送粉式堆積打印兩種，其中粉床式打印時球形銅粉的粒度為5-35微米范圍，同軸送粉式堆積打印時銅粉的粒度為30-50微米。 3.根據權利要求1所述一種利用激光增材技術制造銅鉻合金的方法，其特征在于對于同軸送粉式堆積打印方式，打印過程采用氬氣氛保護，激光功率控制在500-700W，掃描速度控制在400-700mm/min,送粉速率10-15g/min。 4.根據權利要求1所述一種利用激光增材技術制造銅鉻合金的方法，其特征在于對于粉床式激光打印方式，氣氛采用氬氣氣氛，激光功率控制在50-200W范圍內，掃描速度100-200mm/s，激光束直徑100-200μm。 5.根據權利要求1所述一種利用激光增材技術制造銅鉻合金的方法，其特征在于采用真空進行熱處理，熱處理溫度為650-900℃，熱處理時間60-90min。 說明書 一種利用激光增材技術制造銅鉻合金的方法 技術領域： 本發明屬于金屬材料領域，涉及一種利用激光增材技術制造銅鉻合金的方法。 背景技術： 近年來，大功率電路斷路技術正在飛速發展，其中用于中壓電路(5～38V)的真空開關，已成為主流產品。真空開關的工作原理是通過機械振動，使真空室的動觸頭和靜觸頭分開和閉合，實現電路的開關。在觸頭分離的瞬間，由于強電場的作用，觸頭間燃起電弧，電弧的高溫使觸頭表面微區金屬融化并蒸發形成金屬蒸汽流，直到金屬蒸汽密度太小，不足以維持電弧為止，電路隨之斷開。因此對真空開關來說，觸頭材料十分關鍵，而且要求觸頭材料具有高導電率、良好機械性能及抗腐蝕性能。 由CuCr合金的相圖可以發現，對于高Cr含量的CuCr合金，其實際上是兩相結構的假合金，這種結構特點，使CuCr都充分保持了各自的良好特性熔點低、導電率和熱導率高的Cu組元，有利于提高真空開關的分斷能力，而第二組元Cr具有較高的熔點、較高的機械強度和較低的截流值，保證了真空開關具有良好的耐電壓、抗燒蝕、抗熔焊和低截流特性。現在CuCr合金則是目前被廣泛應用的觸頭材料。到目前為止，尚未發現有新的電觸頭材料性能優于CuCr合金。研究表明，CuCr材料的性能取決于顯微組織，特別是Cr顆粒的大小，CuCr觸頭材料的顯微組織細化，成分均勻化和Cr粒子的細化能大幅度地提高其耐電壓強度和降低最大截留值。因此，研究晶粒更細的CuCr合金觸頭材料十分必要。 現今的CuCr合金常規制造技術主要包括混合熔鑄法、機械合金法、快速凝固法等。混合熔鑄法雖然生產成本低，但其生產的銅合金存在晶粒粗大、偏折嚴重、雜質含量高等問題，此外由于Cu、Cr難以互溶的特性，混合熔鑄技術難以制造出高鉻含量、鉻分布均勻的CuCr合金。機械合金法是將銅粉與鉻粉混合后進行壓制成形和燒結，盡管能夠一定程度上改善Cr的分布，但是仍然難以獲得全致密的CuCr合金。文獻報道的結果表明【劉杰，周志明，涂堅，黃燦，柴林江，黃偉九，王亞平，激光表面處理Cu Cr50合金的顯微組織及性能，表面技術，2016，45(5)：169-174】，Cu-Cr合金表面經過進一步的激光重熔處理可以大幅度降低Cr相的尺寸，改善Cr在銅的中分布，提高CuCr合金的硬度和耐磨性，這說明CuCr合金通過激光重熔快速凝固的方法細化Cr相是可行的，但是文獻報道的激光表面重熔法只能用于Cu-Cr合金的表面改性，不能用于制取整塊Cu-Cr合金材料。因此，在現有研究結果基礎上，探索一種既可以制備塊體CuCr合金，又能夠使得Cr在Cu中均勻分布的方法迫在眉睫。 發明內容： 本發明目的是提供一種既可以制備塊體CuCr合金，又能夠使得Cr在Cu中均勻分布的方法。一種利用激光增材技術制造銅鉻合金的方法，其特征在于首先根據采用的激光打印方式選用合適粒度的球形銅粉末，然后選用平均粒度小于2微米的Cr粉末與銅粉末進行球磨混合，通過控制球磨轉速和時間使Cr粉末能夠附著在球形Cu粉末的表面，Cr粉的添加量根據設計的成分進行確定，其范圍可在5-60wt％進行任意調整；將混合后的粉末置于激光打印機中在適當的激光功率和掃描速度下打印制備成塊體，然后再進行熱處理得到最終CuCr合金材料。 進一步地，激光打印方式為粉末床打印和同軸送粉式堆積打印兩種，其中粉床式打印時球形銅粉的粒度為5-35微米范圍，同軸送粉式堆積打印時銅粉的粒度為30-50微米。 進一步地，對于同軸送粉式堆積打印方式，打印過程采用氬氣氛保護，激光功率控制在500-700W，掃描速度控制在400-700mm/min,送粉速率10-15g/min。 進一步地，對于粉床式激光打印方式，氣氛采用氬氣氣氛，激光功率控制在50-200W范圍內，掃描速度100-200mm/s，激光束直徑100-200μm。 進一步地，采用真空進行熱處理，熱處理溫度為650-900℃，熱處理時間60-90min。 本發明的優點在于，采用激光增材制造的方法不但能夠細化Cr相，提高合金的綜合性能，同時能夠快速精密地制造出任意復雜形狀的CuCr合金零件，解決了許多復雜結構零件的成形，并大大減少了加工工序，縮短了加工周期。 具體實施方式： (1)采用粉床式激光打印CuCr35合金 首先選用粒度在5-35微米的球形銅粉和平均粒度小于2微米的Cr粉末，通過球磨進行混合，球磨轉速為150轉/分種，球磨時間60分鐘,銅粉與Cr粉的質量比為65：35。將混合后的粉末置于粉床式激光打印機中，采用氬氣氛保護，激光功率采用150W，掃描速度150mm/s，激光束直徑200μm。最后再將打印制備的CuCr合金于900℃進行真空熱處理，熱處理時間60min，然后隨爐冷卻得到最終的CuCr35合金。 (2)采用激光同軸送粉堆積式打印CuCr55合金 首先選用粒度在30-50微米范圍內的球形銅粉和平均粒度小于2微米的Cr粉末，通過球磨進行混合，球磨轉速為200轉/分種，球磨時間90分鐘,銅粉與Cr粉的質量比為45：55。將混合后的粉末置于同軸送粉激光打印機中，采用氬氣氛保護，激光功率700W，掃描速度控制在700mm/min,送粉速率15g/min。最后再將打印制備的CuCr合金在850℃進行真空熱處理，熱處理時間90min，然后隨爐冷卻得到最終的CuCr55合金材料。 申請人：北京科技大學 發明人：任淑彬 趙洋 明飛 陳玉紅 何新波 曲選輝 作為值得信賴的合作伙伴和高品質金屬合金的半成品供應商，通項公司擁有完善的服務體系和專業的團隊。在同客戶交易的過程中，我們力求根據不同的應用需求將我們的產品做到精益求精。針對當前和未來的市場需求，通項公司致力于為客戶提供優秀的金屬材料解決方案。 TXCO has been a reliable partner and supplier of sophisticated and high-quality semi-finished products maed of alloys. In dialogue with our customers, we optimise our products to meet the specific application requirements. TXCO develops the superior alloy material solutions for current and future challenges. 獲取更多我們供應的產品和服務信息，請致電086-021-3113 6111或發電子郵件service@txco.ltd聯系我們，您也可以通過微信，微博，領英，臉書，推特和谷歌+與我們互動。 For more information on the products and services that we supply, call us at 086-021-3113 6111 or email us at service@txco.ltd. You can also get in touch on social media, we are constantly active on Weixin, Weibo, LinkedIn, Facebook, Twitter and Google+.
|
