КОСТИН, Сергей Алексеевич (Чистопрудный бул, 15-2-22 Москва, 0 Moscow, 101000, RU)
КОСТИН, Сергей Алексеевич (Чистопрудный бул, 15-2-22 Москва, 0 Moscow, 101000, RU)
| Формула изобретения. 1. Способ получения дисперсионно твердеющего низколегированного тепло- и электропроводного жаропрочного сплава на медной основе, характеризующийся плавкой с перегревом медного расплава с последовательным введением в него легирующих элементов и/или лигатур, литьем слитков с их последующим охлаждением в интервале температур от 1200-13000C до 500 0C со скоростью не менее 30 °C/ceк. 2. Способ получения дисперсионно твердеющего низколегированного тепло- и электропроводного жаропрочного сплава на медной основе по п. 1, отличающийся тем, что плавку ведут с использованием двойных, тройных и более сложных 3—50% лигатур на медной или никелевой основе. 3. Способ получения дисперсионно твердеющего низколегированного тепло- и электропроводного жаропрочного сплава на медной основе по п. 1, отличающийся тем, что плавку ведут с введением в медный расплав более легированных медных сплавов, содержащих те же легирующие элементы и примеси, что и выплавляемый сплав. 4. Способ получения дисперсионно твердеющего низколегированного тепло- и электропроводного жаропрочного сплава на медной основе по п. 1, отличающийся тем, что порядок введения лигатур определяется степенью их растворяемости в основе или их экологической безопасностью. 5. Способ получения дисперсионно твердеющего низколегированного тепло- и электропроводного жаропрочного сплава на медной основе по п. 1, отличающийся тем, что литье слитков осуществляют полунепрерывным способом. 6. Способ получения дисперсионно твердеющего низколегированного тепло- и электропроводного жаропрочного сплава на медной основе по п. 1, отличающийся тем, что литье слитков осуществляют в водоохлаждаемую изложницу. 7. Способ производства металлопродукции из дисперсионно твердеющего низколегированного тепло- и электропроводного жаропрочного сплава на медной основе, характеризующийся тем, что слитки, полученные способом по п. 1 перед обработкой нагревают до температуры 800— 10000C и выдерживают при этой температуре от 15 мин до 2 часов, затем производят горячую деформацию, совмещая ее с закалкой или нормализацией, обеспечивая при этом среднюю скорость охлаждения заготовки от температуры деформации до температуры 5000C не менее 30 °C/ceк., а затем подвергают старению при температуре 400-6500C в течении от 5 мин до 8 часов. 8. Способ производства металлопродукции из дисперсионно твердеющего низколегированного тепло- и электропроводного жаропрочного сплава на медной основе по п. 7, отличающийся тем, что между закалкой и старением проводят холодную пластическую деформацию с суммарной степенью от 20 до 90%. 9. Способ производства металлопродукции из дисперсионно твердеющего низколегированного тепло- и электропроводного жаропрочного сплава на медной основе по п. 7, отличающийся тем, что деформацию заготовок после закалки совмещают со старением и проводят при температуре 400—650 0C с выдержкой от 5 мин до 4 часов. 10. Способ производства металлопродукции из дисперсионно твердеющего низколегированного тепло- и электропроводного жаропрочного сплава на медной основе по п. 7, характеризующийся тем, что после закалки, холодной деформации и старения проводят дополнительную холодную деформацию с суммарной степенью от 20 до 90%. 1. Способ производства металлопродукции из дисперсионно твердеющего низколегированного тепло- и электропроводного жаропрочного сплава на медной основе по п. 10, отличающийся тем, что дополнительно проводят низкотемпературный отжиг при температуре 350— 55O0C в течение 30-120 мин. |
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности, металлургии низколегированных сплавов на основе меди и может быть использовано для производства металлопродукции из тепло- и электропроводных жаропрочных сплавов, в том числе электродов контактной сварки и микросварки, жаропрочных проводов, теплообменников, пресс-форм и штампов, огневых стенок камер сгорания реактивных двигателей, основ печатных плат, термостойких пружин и контактов и др.
Определение сплавов, как низколегированные, указывает на ограничение суммарного количества легирующих элементов некоторым концентрационным пределом - 5% по массе. Кроме того, к указанным сплавам предъявляются требования повышенного сопротивления пластической деформации и разрушению при температурах эксплуатации выше температуры рекристаллизации основы (меди) и электро- и теплопроводности, которые должны быть при 2O 0 C не ниже 20 МS/m и 145 вт/м град соответственно. При этом сплавы сохраняют также специфические свойства нелегированной меди - высокую коррозионную стойкость, технологичность при горячей и холодной деформации, способность к сварке, пайке, гальванопокрытиям и т.д.
Известны сплавы на основе меди, содержащие легирующие добавки никеля, кремния, хрома, например, из патента РФ Ne 2224039 (C22C 9/06, публ. 20.02.2004).
Известен сплав меди с цинком и кремнием, его использование и производство по международной публикации WO2006039951 (C22C 9/04, публ. 12.06.2007).
Известен Способ совмещенного непрерывного литья и прокатки меди и ее сплавов по патенту РФ N° 2089334 (B22D 11/06, публ. 1 -.09.1997), предназначенный для получения длинномерных катаных изделий из меди и ее сплавов.
Известен медный сплав по патенту КНР NQ 1940104 (C22C 9/006 публ. 04.04.2007) и способ получения, который включает отливку материала в литейную форму, скорость охлаждения которого 80 °C/мин от температуры жидкого расплава до температуры 400 0 C, холодную прокатку в несколько приемов с промежуточными отжигами в интервале 300 - 600 0 C, закалку конечного продукта при температуре 450 0 C.
Известен способ получения дисперсионно твердеющего медного сплава и изделий, получаемых из него по заявке JP 2006097113 (C22F1/08, C22C 9/00, публ. 13.04.2006), включающий высокотемпературный нагрев и многостадийное старение для выделения мелкодисперсных составляющих при различных температурах, а также производство продукции из этого сплава.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности и стабильности состава сплава, а следовательно, в первую очередь его физических, механических и эксплуатационных свойств.
Указанный технический результат достигается тем, что при получении дисперсионно твердеющего низколегированного тепло- и электропроводного жаропрочного сплава на медной основе плавку ведут с перегревом медного расплава, с последовательным введением в него лигатур, литья слитков с последующим охлаждением расплава, а затем и слитка, в интервале температур от 1200-1300 0 C до 500 0 C со скоростью не менее 30 °C/ceк.
При этом в качестве заранее подготовленных лигатур используются те, которые содержат легирующие элементы сплава, либо трудно растворимые в меди и требующие для этого значительного повышения температуры расплава и увеличения времени процесса растворения с радикальной защитой расплава от окисления (хром, ниобий, ванадий, тантал, цирконий, гафний, титан, железо, кобальт), либо представляющих экологическую опасность (фосфор, теллур, кадмий, бериллий, магний).
Литье осуществляют полунепрерывным методом с подачей расплава в водоохлаждаемый кристаллизатор с последующим вытягиванием из него сформированного слитка или литьем в водоохлаждаемую изложницу, что обеспечивает скорость охлаждения.
Дисперсионно твердеющие сплавы - это особая группа сплавов, приобретающая оптимальное сочетание заданных свойств после термической (закалка+старение) или термомеханической обработки (закалка+холодная деформация+старение или закалка+старение+холодная деформация или закалка+холодная дeфopмaция+ старение+холодная деформация).
Для того чтобы процесс дисперсионного твердения стал реальностью, необходимо подобрать из известных или разработать новый сплав с таким легирующим элементом или элементами (образуют в большинстве случаев между собой химические соединения - интерметаллиды), которые должны иметь переменную растворимость в твердом растворе с повышением/понижением температуры. Содержание легирующего элемента или элементов в основе должно быть вполне определенным. Избыток одного из них снижает электро- и теплопроводность, осложняет ведение плавки, снижает из-за окисления собственную растворимость в расплаве основы и т.д. В то время как их недостаток не позволяет достигнуть нужной концентрации твердого раствора, а, следовательно, достаточного количества мелкодисперсных фазовых составляющих при его распаде в процессе старения. Поскольку скорость растворения легирующих элементов в расплаве, а также качество и стабильность химического состава от плавки к плавке являются решающими, лигатуры необходимо готовить отдельно, в специальных условиях, что можно сделать известными разнообразными методами.
Например, использование лигатур Cu-Cr-Nb и/или Cu-Cr-Nb-Zr при изготовлении соответствующих сплавов позволяет в результате получить продукцию более стабильного состава, с 30-35% увеличением дисперсных выделений интерметаллидов, что обеспечивает повышение их термической стабильности (жаропрочности) при 20%-нoм снижении потребления электроэнергии при плавке и термической обработке и двукратном снижении трудоемкости при изготовлении металлопродукции.
Если слитки требуют в дальнейшем переработки на проволоку, прутки, профили, плоский прокат, поковки и т.д., то перед обработкой их нагревают до температуры 800 - 1000 0 C, выдерживают при этой температуре от 15 мин до 2 часов и затем обрабатывают давлением любым из способов, например, прессованием, прокаткой или ковкой. Полученные заготовки охлаждают со скоростью не менее 30 °C/ceк., совмещая таким образом горячую деформацию с закалкой на пересыщенный твердый раствор.
Конечной операцией обработки дисперсионно твердеющих сплавов является старение, которое для сплавов данного типа проводят при температуре от 400 до 650 0 C, в зависимости от состояния (литое или деформированное), степени деформации и времени. В результате старения происходит распад пересыщенного твердого раствора, который образован при более высокой температуре и зафиксирован быстрым охлаждением. Старение происходит с выделением мелкодисперсных фаз упрочнителей наноразмерной величины, что и обеспечивает высокое сочетание своств.
Обработку давлением, ускоряющую распад твердого раствора, в целом ряде случаев целесообразно совмещать со старением. Для этого деформацию закаленной заготовки проводят при температуре 400-650 0 C, предварительно нагревая заготовки до этих температур и выдерживая их в нагретом состоянии перед деформацией от 5 мин до 4 часов в зависимости от деформационной способности сплава и заданного сочетания свойств металлопродукции. Совмещенный со старением процесс теплой деформации позволяет значительно сократить время и энергетические затраты при получении металлопродукции, изменить морфологию выделений фаз— упрочнителей, а следовательно, и уровень ее свойств.
Для повышения прочностных свойств металлопродукции холодную деформацию проводят не только между закалкой и старением, но и после старения, дополняя или не дополняя этот технологический процесс низкотемпературным отжигом (достариванием) при температуре 350-550 0 C в течение 30-120 мин.
Next Patent: METHOD FOR THE INTENSIVE DESALINATION OF WATER