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一种利用激光增材技术制造铜铬合金的方法

本发明提供一种利用激光增材技术制造铜铬合金的方法,属于金属材料领域。Cu?Cr触头材料的显微组织细化及超细化可望全面提升Cu?Cr触头材料的综合性能,同时使真空灭弧室绝缘强度升高,特别是Cr相的细化有利于提高合金的耐电压强度、抗电弧烧蚀能力和降低合金的截流值。传统的制备工艺如熔铸、粉末冶金法很难实现Cr相的细化以及Cr在铜中的均匀弥散分布。本发明采用激光增材制造技术来制备整块Cu?Cr合金材料,该技术不但能够细化Cr相,提高合金的综合性能,同时能够快速精密地制造出任意复杂形状的零件,从而实现了零件自由制造,解决了许多复杂结构零件的成形,并大大减少了加工工序,缩短了加工周期。

权利要求书

1.一种利用激光增材技术制造铜铬合金的方法,其特征在于首先根据采用的激光打印方式选用合适粒度的球形铜粉末,然后选用平均粒度小于2微米的Cr粉末与铜粉末进行球磨混合,通过控制球磨转速和时间使Cr粉末能够附着在球形Cu粉末的表面,Cr粉的添加量根据设计的成分进行确定,其范围可在5-60wt%进行任意调整;将混合后的粉末置于激光打印机中在适当的激光功率和扫描速度下打印制备成块体,然后再进行热处理得到最终CuCr合金材料。

2.根据权利要求1所述一种利用激光增材技术制造铜铬合金的方法,其特征在于激光打印方式为粉末床打印和同轴送粉式堆积打印两种,其中粉床式打印时球形铜粉的粒度为5-35微米范围,同轴送粉式堆积打印时铜粉的粒度为30-50微米。

3.根据权利要求1所述一种利用激光增材技术制造铜铬合金的方法,其特征在于对于同轴送粉式堆积打印方式,打印过程采用氩气氛保护,激光功率控制在500-700W,扫描速度控制在400-700mm/min,送粉速率10-15g/min。

4.根据权利要求1所述一种利用激光增材技术制造铜铬合金的方法,其特征在于对于粉床式激光打印方式,气氛采用氩气气氛,激光功率控制在50-200W范围内,扫描速度100-200mm/s,激光束直径100-200μm。

5.根据权利要求1所述一种利用激光增材技术制造铜铬合金的方法,其特征在于采用真空进行热处理,热处理温度为650-900℃,热处理时间60-90min。

说明书

一种利用激光增材技术制造铜铬合金的方法

技术领域:

本发明属于金属材料领域,涉及一种利用激光增材技术制造铜铬合金的方法。

背景技术:

近年来,大功率电路断路技术正在飞速发展,其中用于中压电路(5~38V)的真空开关,已成为主流产品。真空开关的工作原理是通过机械振动,使真空室的动触头和静触头分开和闭合,实现电路的开关。在触头分离的瞬间,由于强电场的作用,触头间燃起电弧,电弧的高温使触头表面微区金属融化并蒸发形成金属蒸汽流,直到金属蒸汽密度太小,不足以维持电弧为止,电路随之断开。因此对真空开关来说,触头材料十分关键,而且要求触头材料具有高导电率、良好机械性能及抗腐蚀性能。

由CuCr合金的相图可以发现,对于高Cr含量的CuCr合金,其实际上是两相结构的假合金,这种结构特点,使CuCr都充分保持了各自的良好特性熔点低、导电率和热导率高的Cu组元,有利于提高真空开关的分断能力,而第二组元Cr具有较高的熔点、较高的机械强度和较低的截流值,保证了真空开关具有良好的耐电压、抗烧蚀、抗熔焊和低截流特性。现在CuCr合金则是目前被广泛应用的触头材料。到目前为止,尚未发现有新的电触头材料性能优于CuCr合金。研究表明,CuCr材料的性能取决于显微组织,特别是Cr颗粒的大小,CuCr触头材料的显微组织细化,成分均匀化和Cr粒子的细化能大幅度地提高其耐电压强度和降低最大截留值。因此,研究晶粒更细的CuCr合金触头材料十分必要。

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