×
27.05.2016
216.015.43d8

СПОСОБ ОБРАБОТКИ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ МЕДНЫХ СПЛАВОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002585606
Дата охранного документа
27.05.2016
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области обработки специальных проводниковых сплавов, в частности к получению низколегированных медных сплавов, и может быть использовано в электротехнике для изготовления электродов сварочных машин, контактных проводов для электрофицированного транспорта, коллекторных шин и в других изделиях, в которых требуется высокая электропроводность материала. Способ обработки низколегированного медного сплава системы Cu-Cr включает закалку сплава, равноканальное угловое прессование при комнатной температуре и последующее старение, при этом закалке подвергают сплав системы Cu-Cr, содержащий Hf, равноканальное угловое прессование осуществляют при пересечении каналов под углом 90 градусов по маршруту В до достижения истинной степени деформации 7-11, а старение проводят при температуре 450-550°С до получения в сплаве структуры, состоящей из матрицы, представляющей собой по существу чистую ультрамелкозернистую медь, и наноразмерные выделения упрочняющей фазы. Техническим результатом изобретения является повышение уровня механических свойств низколегированных медных сплавов системы Cu-Cr в сочетании с повышением их электропроводности. 1 пр.
Основные результаты: Способ обработки низколегированного медного сплава системы Cu-Cr, включающий закалку сплава, равноканальное угловое прессование при комнатной температуре и последующее старение, отличающийся тем, что закалке подвергают сплав системы Cu-Cr, содержащий до 1% Hf, равноканальное угловое прессование осуществляют при пересечении каналов под углом 90 градусов по маршруту В до достижения истинной степени деформации 7-11, а старение проводят при температуре 450-550°C до получения структуры сплава, состоящей по существу из ультрамелкозернистой медной матрицы и наноразмерных выделений упрочняющей фазы.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области обработки специальных проводниковых сплавов, в частности к получению низколегированных медных сплавов, и может быть использовано в электротехнике, в частности для изготовления электродов сварочных машин, контактных проводов для электрофицированного транспорта, коллекторных шин и полос для электромашин и в других изделиях, в которых требуется высокая электропроводность материала.

В низколегированных проводниковых сплавах на основе меди, обладающих всеми ее положительными качествами: высокой электро- и теплопроводностью, основным недостатком является относительно малая прочность. Известны различные методы повышения прочностных характеристик медных сплавов: наклеп, легирование, термическая и термомеханическая обработка.

В последнее время для повышения механических свойств и их термической стабильности применяется метод равноканального углового прессования (РКУП). Увеличение прочности в процессе такой обработки происходит за счет формирования ультрамелкозернистой (УМЗ) структуры, включающей субмикрокристаллическую (100-1000 нм) и наноразмерную (до 100 нм) структуру. Так, известен способ обработки проводниковых низколегированных медных сплавов с использованием метода равноканального углового прессования для повышения их механических свойств (CN 102888525 А, опубликован 23.01.2013). Сплав, полученный по известной технологии, обладает хорошим сочетанием пластичности, прочности и проводимости, но недостаточным уровнем жаропрочности. Среди известных низколегированных медных сплавов хорошей жаропрочностью обладают сплавы системы Cu-Cr.

Известен способ получения ультрамелкодисперсного медного сплава системы Cu-Cr, включающий закалку, равноканальное угловое прессование при температуре 20-300°С на оснастке с углом пересечения каналов 120°c накопленной деформацией порядка 5 и последующее старение при температуре 400-500°С (RU 2484175, опубл. 10.06.2013). Указанный способ является наиболее близким к предложенному способу. Способ позволяет получить сплав с высоким уровнем механических свойств: микротвердость - порядка 2000 МПа и предел прочности - порядка 600 МПа. Однако для ряда применений, в частности для электродов контактной сварки, наряду с высокой электропроводностью сплав должен обладать высокой прочностью и достаточной жаропрочностью.

Задачей изобретения является разработка способа обработки низколегированных медных сплавов системы Cu-Cr, позволяющего получить изделия из этих сплавов с наилучшим сочетанием механических и электрических свойств, работающего в условиях высоких температур и механических нагрузок и позволяющего использовать его в качестве проводникового материала в различных областях электротехники.

Техническим результатом изобретения является повышение уровня механических свойств низколегированных медных сплавов системы Cu-Cr в сочетании с повышением их электропроводности.

Технический результат достигается тем, что в способе обработки низколегированного медного сплава системы Cu-Cr, включающем закалку сплава, равноканальное угловое прессование при комнатной температуре и последующее старение, закалке подвергают сплав системы Cu-Cr, содержащий Hf, равноканальное угловое прессование осуществляют при пересечении каналов под углом 90 градусов по маршруту Вс до достижения истинной степени деформации 7-11, а старение проводят при температуре 450-550°С до получения в сплаве структуры, состоящей из матрицы, представляющей собой по существу ультрамелкозернистую чистую медь, и наноразмерных выделений упрочняющей фазы.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Введение в хромовую бронзу до 1 мас. % Hf приводит к существенному повышению температуры рекристаллизации, что в свою очередь приводит к повышению прочности и жаропрочности сплава. Проведение после закалки деформации сплава методом равноканального углового прессования позволяет создать УМЗ структуру с большой долей высокоугловых границ. При этом экспериментально было установлено, что режимы проведения РКУП при пересечении каналов под углом 90 градусов по маршруту Вс до достижения истинной степени деформации 7-11 для хромовых бронз с содержанием Hf до 1% позволяют измельчить зеренную структуру до оптимального размера, позволяющего при последующем старении сплава получить сочетание высоких свойств электропроводности, прочности и жаропрочности. Температуру старения определяли экспериментально по кривым температурной зависимости твердости и электропроводности сплава. При температуре ниже 450°С процессы старения осуществляются не в полной мере и сплав обладает при достаточном уровне твердости низкой электропроводностью. При температуре выше 550°С при высоких значениях электропроводности происходит разупрочнение сплава и, соответственно, снижение его прочностных характеристик.

Структура сплавов в состаренном состоянии, после проведения РКУП по оптимальным режимам, состоит из матрицы, представляющей собой практически ультрамелкозернистую чистую медь, и наноразмерных выделений частиц хрома и Cu5Hf. Сохраняющийся при этом частично в твердом растворе гафний уменьшает диффузионную подвижность хрома, что приводит в совокупности с выделением наноразмерных частиц хрома и Cu5Hf к повышению твердости сплавов при комнатной температуре и их жаропрочности при повышенных температурах.

Пример реализации способа.

Закалку на твердый раствор образцов сплава Cu - 0,7% Cr - 0,9% Hf диаметром 10 мм и длиной 70 мм осуществляли с температуры 1000±10°С в воду. Сплав в закаленном состоянии имел микротвердость 1380±65 МПа и электропроводность 26,5% (IACS).

Равноканальное угловое прессование закаленных образцов осуществляли в оснастке с углом пересечения каналов 90° по маршруту Вс.

После 8 проходов РКУП, что соответствует истинной степени деформации ε=9 и последующего старения при температуре 500°С в течение 1 часа, сплав имел предел прочности 654 МПа, микротвердость - 2310±35 МПа, относительное удлинение - 14%, электропроводность - 56% (IACS).

После 10 проходов РКУП, что соответствует истинной степени деформации ε=11,3 и последующего старения при температуре 450°С в течение 1 часа, сплав имел микротвердость - 2320±47 МПа и электропроводность - 53% (IACS).

После 6 проходов РКУП, что соответствует истинной степени деформации ε=6,8 и последующего старения при температуре 550°С в течение 1 часа, сплав имел микротвердость - 1915±62 МПа и электропроводность - 78% (IACS).

Таким образом, видно, что равноканальное угловое прессование с истинной степенью деформации 7-11 и последующим старением при температурах 450-550°С приводит к одновременному и существенному повышению прочности и электропроводности по сравнению с недеформированным закаленным состоянием.

Из образцов сплава Cu-0,7% Cr-0,9%Hf, полученных по предложенной технологии, были изготовлены вставки к составному водоохлаждаемому электроду для контактной сварки и проведены испытания в течение 2000 циклов сварки. Для сравнения, подобный эксперимент был проведен с промышленным крупнозернистым Cu-Cr сплавом. Было показано, что износ электрода (оцененный по относительному уширению рабочей поверхности), изготовленного из УМЗ сплава Cu-0,7% Cr-0,9%Hf после 2000 циклов сварки в ~5 раз меньше по сравнению с промышленным сплавом.

Таким образом, предложенное изобретение позволяет получить низколегированный проводниковый сплав на основе меди, обладающий сочетанием высоких механических и электрических свойств, необходимых для изделий, используемых при работе в условиях повышенных температур и механических нагрузок.

Способ обработки низколегированного медного сплава системы Cu-Cr, включающий закалку сплава, равноканальное угловое прессование при комнатной температуре и последующее старение, отличающийся тем, что закалке подвергают сплав системы Cu-Cr, содержащий до 1% Hf, равноканальное угловое прессование осуществляют при пересечении каналов под углом 90 градусов по маршруту В до достижения истинной степени деформации 7-11, а старение проводят при температуре 450-550°C до получения структуры сплава, состоящей по существу из ультрамелкозернистой медной матрицы и наноразмерных выделений упрочняющей фазы.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 335 items.
27.03.2013
№216.012.3130

Бета-титановый сплав и способ его термомеханической обработки

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления полуфабрикатов и изделий из бета-титановых сплавов путем термомеханической обработки, сопровождающейся изменением свойств материала. Заявлены бета-титановый сплав с ультрамелкозернистой структурой и способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478130
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.06.2013
№216.012.48a3

Ультрамелкозернистый медный сплав системы cu-cr и способ его получения

Изобретение относится к области ультрамелкозернистых (УМЗ) материалов с повышенной прочностью и электропроводностью, предназначенных для использования в электротехнической промышленности для изготовления деталей, проводников и электрических контактов, работающих в условиях повышенных температур...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484175
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.08.2013
№216.012.6094

Ультрамелкозернистый двухфазный альфа-бета титановый сплав с повышенным уровнем механических свойств и способ его получения

Изобретение относится к области наноструктурных материалов с ультрамелкозернистой структурой, в частности, двухфазных альфа-бета титановых сплавов, которые могут быть использованы для изготовления полуфабрикатов и изделий в различных отраслях техники, машиностроения, медицины. Предложенный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490356
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.01.2014
№216.012.9497

Наноструктурный сплав титан-никель с эффектом памяти формы и способ получения прутка из него

Изобретение относится к деформационно-термической обработке сплавов с эффектом памяти формы, в частности сплавов на основе TiNi. Наноструктурный сплав титан-никель с эффектом памяти формы характеризуется структурой из наноскристаллических аустенитных зерен В2 фазы, в которой объемная доля зерен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503733
Дата охранного документа: 10.01.2014
10.06.2014
№216.012.d03b

Способ совмещенного литья, прокатки и прессования и устройство для его реализации

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для получения алюминиевых профилей методом непрерывной прокатки и прессования. Расплавленный металл из печи-миксера подают в охлаждаемые валки, на поверхности которых металл кристаллизуется. Закристаллизовавшийся...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519078
Дата охранного документа: 10.06.2014
27.09.2014
№216.012.f917

Способ комбинированной интенсивной пластической деформации заготовок

Изобретение относится к области обработки давлением и может быть использовано для получения нанокристаллических заготовок металлов и сплавов с улучшенными физико-механическими свойствами. Производят равноканальное угловое прессование цилиндрической заготовки. При этом в металле заготовки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529604
Дата охранного документа: 27.09.2014
20.08.2015
№216.013.70e8

Способ непрерывного равноканального углового прессования металлических заготовок в виде прутка

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано преимущественно для получения профилей из цветных металлов и сплавов в виде прутка. Непрерывное равноканальное угловое прессование осуществляют в три последовательных этапа, после каждого этапа осуществляют смену...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560474
Дата охранного документа: 20.08.2015
10.12.2015
№216.013.96fb

Способ комбинированной интенсивной пластической деформации заготовки

Изобретение относится к обработке материалов давлением и может быть использовано для упрочнения металлов в процессе обработки. Осуществляют выдавливание и кручение заготовки через суженную и расширенную среднюю винтовую часть канала. Канал имеет входную и выходную части, вдоль оси которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570271
Дата охранного документа: 10.12.2015
20.06.2016
№217.015.03df

Оправка прошивного стана

Изобретение относится к области обработки металлов давлением на станах винтовой прокатки. Оправка имеет переменный профиль. Возможность удаления дефектов непрерывнолитой заготовки, уменьшение разностенности получаемых гильз обеспечивается за счет того, что в оправке с переднего торца,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587702
Дата охранного документа: 20.06.2016
10.04.2016
№216.015.2b53

Способ изготовления струеформирующих сопел

Изобретение относится к области производства струеформирующих сопел, которые могут быть использованы для очистки поверхностей, удаления покрытий, создания шероховатости на поверхности, для резки и разделения материалов. Способ включает формирование рабочего отверстия в композиционном алмазном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579598
Дата охранного документа: 10.04.2016
Showing 1-10 of 198 items.
27.03.2013
№216.012.3130

Бета-титановый сплав и способ его термомеханической обработки

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления полуфабрикатов и изделий из бета-титановых сплавов путем термомеханической обработки, сопровождающейся изменением свойств материала. Заявлены бета-титановый сплав с ультрамелкозернистой структурой и способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478130
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.06.2013
№216.012.48a3

Ультрамелкозернистый медный сплав системы cu-cr и способ его получения

Изобретение относится к области ультрамелкозернистых (УМЗ) материалов с повышенной прочностью и электропроводностью, предназначенных для использования в электротехнической промышленности для изготовления деталей, проводников и электрических контактов, работающих в условиях повышенных температур...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484175
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.08.2013
№216.012.6094

Ультрамелкозернистый двухфазный альфа-бета титановый сплав с повышенным уровнем механических свойств и способ его получения

Изобретение относится к области наноструктурных материалов с ультрамелкозернистой структурой, в частности, двухфазных альфа-бета титановых сплавов, которые могут быть использованы для изготовления полуфабрикатов и изделий в различных отраслях техники, машиностроения, медицины. Предложенный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490356
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.01.2014
№216.012.9497

Наноструктурный сплав титан-никель с эффектом памяти формы и способ получения прутка из него

Изобретение относится к деформационно-термической обработке сплавов с эффектом памяти формы, в частности сплавов на основе TiNi. Наноструктурный сплав титан-никель с эффектом памяти формы характеризуется структурой из наноскристаллических аустенитных зерен В2 фазы, в которой объемная доля зерен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503733
Дата охранного документа: 10.01.2014
10.06.2014
№216.012.d03b

Способ совмещенного литья, прокатки и прессования и устройство для его реализации

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для получения алюминиевых профилей методом непрерывной прокатки и прессования. Расплавленный металл из печи-миксера подают в охлаждаемые валки, на поверхности которых металл кристаллизуется. Закристаллизовавшийся...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519078
Дата охранного документа: 10.06.2014
27.09.2014
№216.012.f917

Способ комбинированной интенсивной пластической деформации заготовок

Изобретение относится к области обработки давлением и может быть использовано для получения нанокристаллических заготовок металлов и сплавов с улучшенными физико-механическими свойствами. Производят равноканальное угловое прессование цилиндрической заготовки. При этом в металле заготовки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529604
Дата охранного документа: 27.09.2014
20.08.2015
№216.013.70e8

Способ непрерывного равноканального углового прессования металлических заготовок в виде прутка

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано преимущественно для получения профилей из цветных металлов и сплавов в виде прутка. Непрерывное равноканальное угловое прессование осуществляют в три последовательных этапа, после каждого этапа осуществляют смену...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560474
Дата охранного документа: 20.08.2015
10.12.2015
№216.013.96fb

Способ комбинированной интенсивной пластической деформации заготовки

Изобретение относится к обработке материалов давлением и может быть использовано для упрочнения металлов в процессе обработки. Осуществляют выдавливание и кручение заготовки через суженную и расширенную среднюю винтовую часть канала. Канал имеет входную и выходную части, вдоль оси которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570271
Дата охранного документа: 10.12.2015
20.06.2016
№217.015.03df

Оправка прошивного стана

Изобретение относится к области обработки металлов давлением на станах винтовой прокатки. Оправка имеет переменный профиль. Возможность удаления дефектов непрерывнолитой заготовки, уменьшение разностенности получаемых гильз обеспечивается за счет того, что в оправке с переднего торца,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587702
Дата охранного документа: 20.06.2016
10.04.2016
№216.015.2b53

Способ изготовления струеформирующих сопел

Изобретение относится к области производства струеформирующих сопел, которые могут быть использованы для очистки поверхностей, удаления покрытий, создания шероховатости на поверхности, для резки и разделения материалов. Способ включает формирование рабочего отверстия в композиционном алмазном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579598
Дата охранного документа: 10.04.2016
+ добавить свой РИД