基于鋁熱還原—電磁鑄造法制備銅鉻合金中夾雜物的調(diào)控研究.pdf

1、CuCr合金可以廣泛應(yīng)用于集成電路的引線框、各種電極、電觸頭、高強(qiáng)度導(dǎo)線等要求高導(dǎo)電性、高強(qiáng)度的領(lǐng)域，是一種具有廣泛應(yīng)用前景的大功率、高壓觸頭材料。傳統(tǒng)的粉末冶金法、熔滲法以及真空電弧熔煉法制備CuCr都存在著生產(chǎn)成本高，工藝復(fù)雜，成品率低等缺陷，尤其是在制備大尺寸合金鑄錠方面存在困難。針對(duì)這一現(xiàn)象，課題組提出基于鋁熱還原電渣重熔法制備銅鉻合金的新工藝，先后獲得相關(guān)發(fā)明專利2項(xiàng)。前期研究表明:鋁熱還原-電磁鑄造法直接制備的銅鉻合金中存在

2、氣孔以及氧化物夾雜等缺陷，本文將對(duì)鋁熱-電磁鑄造法制備的合金中夾雜物賦存形態(tài)、分布規(guī)律以及氣孔等微觀缺陷進(jìn)行系統(tǒng)分析，為電渣精煉工藝選擇提供理論依據(jù)。
　　首先，通過(guò)熱力學(xué)計(jì)算得出鋁熱反應(yīng)在不同溫度下的△Gθ、△G和△H值，確定最高反應(yīng)溫度及熱效應(yīng)。計(jì)算結(jié)果表明，體系反應(yīng)的絕熱溫度為2848K，而且反應(yīng)的吉布斯自由能變很負(fù)，故而以鋁作還原劑在理論上是可行的。采用差熱分析研究了CuO-Cr2O3-Al體系的動(dòng)力學(xué)，結(jié)果表明:反應(yīng)表觀

3、活化能Ea=151.272kJ/mol，反應(yīng)級(jí)數(shù)n=2.48，反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程為:dα/dT=0.2464×105 e-151272/RT（1-α）2.48。
　　其次，采用SEM、能譜分析技術(shù)及金相顯微鏡對(duì)合金進(jìn)行了表征，分析了在不同工藝條件下制備的合金中夾雜物賦存狀態(tài)及微觀結(jié)構(gòu)缺陷。結(jié)果表明:合金中存在富銅區(qū)、富鉻區(qū)以及夾雜物區(qū)三個(gè)明顯的區(qū)域，夾雜物主要以氣孔和Al2O3相形式存在，多分布在富銅相區(qū)以及富銅相與富鉻相界面處。

4、r>　　然后，采用XRD技術(shù)對(duì)熔煉渣及合金相組成進(jìn)行表征。結(jié)果表明:熔煉渣主要由Al2O3相以及少量的金屬Cr相組成，合金主要有Cu相、Cr相和少量Al2O3夾雜相組成。
　　最后，采用金相顯微鏡及image圖像處理技術(shù)對(duì)合金中氣孔及夾雜物分布規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)研究。結(jié)果表明:電磁攪拌和強(qiáng)化水冷均能減少氣孔率。其中，水冷強(qiáng)度加強(qiáng)后合金中的氣孔能減少18％，采用銅模澆鑄可使Cr粒子細(xì)化，添加適量的Na3AlF6、CaF2、CaO、發(fā)熱劑