一種Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種Nb?Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的制備方法，包括以下步驟：一、將Nb和Zr熔煉澆注成Nb?Zr合金鑄錠；二、熱擠壓，得到Nb?Zr合金棒材；三、拉拔，得到Nb?Zr合金線材；四、預(yù)處理；五、一次復(fù)合，得到預(yù)處理后的Nb?Zr合金/Cu一次復(fù)合線材；六、二次復(fù)合，得到Nb?Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材。本發(fā)明通過電弧熔煉，并結(jié)合集束拉拔技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了一種芯絲均勻分布、組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的多芯復(fù)合線材的制備；采用本發(fā)明制備出的線材不僅具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性，而且具有良好的抗氧化能力和極好的耐腐蝕能力。
【專利說明】
一種Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于金屬合金材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Nb-Zr合金/ Cu多芯復(fù)合線材的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高強(qiáng)高導(dǎo)銅基復(fù)合材料是集優(yōu)良物理性能和力學(xué)性能為一身的有色金屬材料，其中銅基復(fù)合材料兼具了高強(qiáng)度和高電導(dǎo)性，如Cu-Ag、Cu-Nb、Cu-Cr、Cu-Zr以及Cu-Ta等二元復(fù)合材料相繼被研究和制備出來，被廣泛的用于高脈沖磁場導(dǎo)體材料、轉(zhuǎn)換開關(guān)、電接觸器、引線框架及電子器件等。隨著銅基復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬及其消耗量的迅速增長，對材料的綜合性能要求越來越高，要求材料集多種優(yōu)異性能為一身。
[0003]金屬鋯同鈮一樣，屬于稀有金屬，極耐腐蝕性(比鈦要好)、可塑性好、高熔點(diǎn)、熱穩(wěn)定性好、優(yōu)異的高溫強(qiáng)度、同時(shí)又極易加工，因此越來越受到人們的重視，被用于制做大型化學(xué)儲備容器等。由于加入鋯后不影響合金的塑性和加工性能，但是鋯的加入可以提高合金的抗氧化性和抗堿金屬腐蝕性能，所以人們希望通過向Cu基合金材料中添加錯(cuò)，制備出綜合性能更加優(yōu)異的Cu基合金材料，進(jìn)而來拓展和拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，使其能夠被廣泛應(yīng)用于航空傳輸及海軍電磁武器領(lǐng)域，因此制備出性能更加優(yōu)異的Nb-Zr合金/Cu復(fù)合材料具有現(xiàn)實(shí)意義。
[0004]目前，Cu-Nb微觀復(fù)合材料局限應(yīng)用于脈沖磁體的導(dǎo)體材料，想要拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，線材的性能還需進(jìn)一步的優(yōu)異和提升。傳統(tǒng)的Cu-Nb微觀復(fù)合材料已經(jīng)達(dá)到加工極限，現(xiàn)有條件下，抗拉強(qiáng)度一般維持在800MPa?100MPa之間，更重要的是線材在使用過程中，芯絲極易腐蝕和氧化，線材壽命縮短。目前芯絲強(qiáng)化是提升材料力學(xué)性能的必由之路。本發(fā)明通過Nb-Zr電弧熔煉成合金固溶體，相比金屬純Nb棒強(qiáng)度更高，通過集束拉拔后Nb-Zr硬化效果要比純Nb棒更加明顯，而且加工過程芯絲不易扭曲和滑動(dòng)，致密性很好，另外芯絲極耐腐蝕和抗氧化性，減少了復(fù)合次數(shù)，因此制備出的Nb-Zr合金/Cu復(fù)合線材具有高強(qiáng)度，高電導(dǎo)，高耐腐蝕性，除了脈沖磁體領(lǐng)域，能夠廣泛應(yīng)用于航空傳輸及海軍電磁武器等領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的制備方法。該方法通過多次的集束組裝實(shí)現(xiàn)了芯絲均勻分布、組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。采用該方法制備的Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材呈現(xiàn)出獨(dú)特的性質(zhì)，不僅具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性，而且具有良好的耐高溫高壓能力和極好的耐腐蝕能力。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0007]步驟一、熔煉澆注:將Nb和Zr按質(zhì)量比100: (3?8)混合均勻后置于電弧感應(yīng)爐中，在溫度為2500 °C的條件下熔煉Ih?3h后澆注成型，得到Nb-Zr合金鑄錠；
[0008]步驟二、熱擠壓:將步驟一中所述Nb-Zr合金鑄錠在溫度為600°C?800 °C的條件下保溫2h?6h，然后在擠壓比為8?11的條件下擠壓，得到Nb-Zr合金棒材；
[0009]步驟三、拉拔:對步驟二中所述Nb-Zr合金棒材進(jìn)行多道次拉拔，得到橫截面形狀為正六邊形的Nb-Zr合金線材;所述正六邊形的對邊距為2.0mm?4.0mm；
[00?0] 步驟四、預(yù)處理:對步驟三中所述Nb-Zr合金線材依次進(jìn)行矯直、定尺、截?cái)唷⑺嵯春秃娓商幚?，得到預(yù)處理后的Nb-Zr合金線材；
[0011]步驟五、一次復(fù)合:將483根?999根步驟四中所述預(yù)處理后的Nb-Zr合金線材集束組裝于第一銅包套中，得到一次復(fù)合包套，再對一次復(fù)合包套重復(fù)步驟二中所述的熱擠壓加工工藝，得到Nb-Zr合金/Cu—次復(fù)合棒材，然后對Nb-Zr合金/Cu—次復(fù)合棒材重復(fù)步驟三中所述的拉拔加工工藝，得到Nb-Zr合金/Cu—次復(fù)合線材;之后對Nb-Zr合金/Cu—次復(fù)合線材重復(fù)步驟四中所述的預(yù)處理工藝，得到預(yù)處理后的Nb-Zr合金/Cu—次復(fù)合線材；
[00?2] 步驟六、二次復(fù)合:將483根?999根步驟五中所述預(yù)處理后的Nb-Zr合金/ Cu—次復(fù)合線材集束組裝于第二銅包套中，得到二次復(fù)合包套，然后對二次復(fù)合包套重復(fù)步驟二中所述熱擠壓加工工藝，得到Nb-Zr合金/Cu 二次復(fù)合棒材，之后對Nb-Zr合金/Cu 二次復(fù)合棒材進(jìn)行多道次拉拔，最終得到Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材。
[0013]上述的一種Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的制備方法，其特征在于，步驟一中所述饒注成型的時(shí)間為1s?50s。
[OOM]上述的一種Nb-Zr合金/ Cu多芯復(fù)合線材的制備方法，其特征在于，步驟三中所述拉拔的過程中對Nb-Zr合金棒材進(jìn)行中間熱處理，具體過程為:當(dāng)拉拔的總加工率達(dá)到90 %和95%時(shí)，將Nb-Zr合金棒材置于真空退火爐中，在真空度不大于I X 10—3Pa，溫度為500°C?700°C的條件下保溫2h?6h。
[0015]上述的一種Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的制備方法，其特征在于，步驟三中所述拉拔的道次加工率為5%?20 %。
[0016]上述的一種Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的制備方法，其特征在于，步驟六中所述拉拔的過程中對Nb-Zr合金/Cu二次復(fù)合棒材進(jìn)行中間熱處理，具體過程為:當(dāng)拉拔的總加工率達(dá)到90%和95%時(shí)，將Nb-Zr合金/Cu二次復(fù)合棒材置于真空退火爐中，在真空度不大于I X I O—3Pa，溫度為500 °C?700 V的條件下保溫2h?6h。
[00?7]上述的一種Nb-Zr合金/ Cu多芯復(fù)合線材的制備方法，其特征在于，步驟六中所述拉拔的道次加工率為2%?15 %。
[00? 8]上述的一種Nb-Zr合金/ Cu多芯復(fù)合線材的制備方法，其特征在于，步驟六中所述Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的橫截面形狀為圓形，所述Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的橫截面直徑為1.0mm?3.0mm。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020]1、本發(fā)明通過電弧熔煉并結(jié)合集束拉拔技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)了一種芯絲均勻分布、組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的多芯復(fù)合線材的制備。本發(fā)明制備出的線材不僅具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性，而且具有極好的耐腐蝕能力和良好的抗氧化能力。
[0021]2、本發(fā)明通過Nb與Zr電弧熔煉成合金固溶體，集束拉拔后Nb-Zr合金芯絲硬化效果比純Nb棒更加明顯，而且塑性形變過程中芯絲不易扭曲和滑動(dòng)，致密性很好，減少了復(fù)合次數(shù)，降低了成本，克服了 Cu-Nb材料性能無法再提高的缺點(diǎn)。
[0022]3、本發(fā)明通過在Nb/Cu體系中添加Zr，采用電弧熔煉并結(jié)合集束拉拔技術(shù)，制備出的材料兼具了高強(qiáng)度，高導(dǎo)電性，極好的耐腐蝕性和抗氧化性為一體，其應(yīng)用領(lǐng)域得到了很大程度的拓展，除了脈沖磁體領(lǐng)域，能夠廣泛應(yīng)用于航空傳輸及海軍電磁武器等領(lǐng)域。
[0023]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
【具體實(shí)施方式】
[0024]實(shí)施例1
[0025]本實(shí)施例Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的制備方法包括以下步驟:
[0026]步驟一、熔煉澆注:將Nb和Zr按質(zhì)量比100: 4混合均勻后置于電弧感應(yīng)爐的坩禍中，在溫度為2500°C的條件下熔煉3h，二者充分熔融后在水浴冷卻條件下澆注成型，得到橫截面直徑為120mm的Nb-Zr合金鑄錠;所述Nb和Zr均為固體原料，本實(shí)施例中所述Nb優(yōu)選以Nb塊、Nb顆?；騈b粉末的形態(tài)配入，所述Zr優(yōu)選以Zr塊、Zr顆?；騔r粉末的形態(tài)配入，所述澆注成型的時(shí)間為40s;
[0027]步驟二、熱擠壓:將步驟一中所述Nb-Zr合金鑄錠在溫度為800°C的條件下保溫4h，然后在擠壓比為9的條件下進(jìn)行擠壓加工，得到橫截面直徑為40mm的Nb-Zr合金棒材；
[0028]步驟三、拉拔:對步驟二中所述Nb-Zr合金棒材進(jìn)行多道次拉拔，得到橫截面形狀為正六邊形的Nb-Zr合金線材;所述正六邊形的對邊距為4.0mm，所述拉拔的具體過程為:先以20%的道次加工率拉拔10道次，再以10%的道次加工率拉拔10道次，然后以8%的道次加工率拉拔8道次，之后以5 %的道次加工率拉拔至目標(biāo)尺寸;在拉拔的總加工率達(dá)到90 %和95 %時(shí)分別對棒材進(jìn)行中間熱處理，所述中間熱處理的真空度為5 X 10—4Pa，溫度為550 V，保溫時(shí)間為3h;
[0029]步驟四、預(yù)處理:將步驟三中所述Nb-Zr合金線材依次進(jìn)行矯直、定尺、截?cái)?、酸洗和烘干，得到預(yù)處理后的Nb-Zr合金線材；
[0030]步驟五、一次復(fù)合:將999根步驟四中預(yù)處理后的Nb-Zr合金線材集束組裝于外徑為120mm、內(nèi)徑為115mm、高為130mm的第一銅包套中，得到一次復(fù)合包套，再對一次復(fù)合包套重復(fù)步驟二中所述的熱擠壓加工工藝，得到一次復(fù)合棒材，然后對一次復(fù)合棒材重復(fù)步驟三中所述的拉拔加工工藝，得到橫截面形狀為正六邊形且對邊距為4.0mm的Nb-Zr合金/Cu一次復(fù)合線材;之后對一次復(fù)合線材重復(fù)步驟四中所述的預(yù)處理加工工藝，得到預(yù)處理后的Nb-Zr合金/Cu—次復(fù)合線材；
[0031]步驟六、二次復(fù)合:將999根步驟五中所述預(yù)處理后的Nb-Zr合金/Cu—次復(fù)合線材集束組裝于外徑為120mm、內(nèi)徑為115mm、高為130mm的第二銅包套中，得到二次復(fù)合包套，再對二次復(fù)合包套重復(fù)步驟二中所述的熱擠壓加工工藝，得到二次復(fù)合棒材，然后對二次復(fù)合棒材進(jìn)行多道次拉拔，最終得到橫截面為圓形且直徑為3.0mm的Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材;所述拉拔的具體過程為:先以15%的道次加工率拉拔10道次，再以8%的道次加工率拉拔10道次，然后以5%的道次加工率拉拔10道次，之后以2%的道次加工率拉拔至目標(biāo)尺寸;在拉拔的總加工率達(dá)到90 %和95 %時(shí)分別對棒材進(jìn)行中間熱處理，所述中間熱處理的真空度為5 X 10—4Pa,溫度為550°C，保溫時(shí)間為3h。
[0032]本實(shí)施例制備的Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的芯數(shù)為9992芯，經(jīng)檢測:材料的抗拉強(qiáng)度為988MPa，相比傳統(tǒng)方法制備的同尺寸線材的強(qiáng)度提高了 10 %，電導(dǎo)為80 % IACS，相比傳統(tǒng)方法制備的同尺寸線材的電導(dǎo)提高了6%，而且線材的耐腐蝕性得到了提高，經(jīng)計(jì)算:線材的總加工率達(dá)到99.4%。
[0033]實(shí)施例2
[0034]本實(shí)施例Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的制備方法包括以下步驟:
[0035]步驟一、熔煉澆注:將Nb和Zr按質(zhì)量比100:5混合均勻后置于電弧感應(yīng)爐的坩禍中，在溫度為2500 V的條件下熔煉2.5h，二者充分熔融后在水浴冷卻條件下澆注成型，得到橫截面直徑為10mm的Nb-Zr合金鑄錠;所述Nb和Zr均為固體原料，本實(shí)施例中所述Nb優(yōu)選以Nb塊、Nb顆?；騈b粉末的形態(tài)配入，所述Zr優(yōu)選以Zr塊、Zr顆粒或Zr粉末的形態(tài)配入，所述澆注成型的時(shí)間為35s;
[0036]步驟二、熱擠壓:將步驟一中所述Nb-Zr合金鑄錠在溫度為700°C的條件下保溫
3.5h，然后在擠壓比為9.8的條件下進(jìn)行擠壓加工，得到橫截面直徑為32mm的Nb-Zr合金棒材；
[0037]步驟三、拉拔:對步驟二中所述Nb-Zr合金棒材進(jìn)行多道次拉拔，得到橫截面形狀為正六邊形的Nb-Zr合金線材;所述正六邊形的對邊距為3.5mm，所述拉拔的具體過程為:先以20%的道次加工率拉拔10道次，再以10%的道次加工率拉拔10道次，然后以8%的道次加工率拉拔8道次，之后以5 %的道次加工率拉拔至目標(biāo)尺寸;在拉拔的總加工率達(dá)到90 %和95 %時(shí)分別對棒材進(jìn)行中間熱處理，所述中間熱處理的真空度為5 X 10—4Pa，溫度為550 V，保溫時(shí)間為3h;
[0038]步驟四、預(yù)處理:將步驟三中所述Nb-Zr合金線材依次進(jìn)行矯直、定尺、截?cái)?、酸洗和烘干，得到預(yù)處理后的Nb-Zr合金線材；
[0039]步驟五、一次復(fù)合:將890根步驟四中預(yù)處理后的Nb-Zr合金線材集束組裝于外徑為100mm、內(nèi)徑為95mm、高為130mm的第一銅包套中，得到一次復(fù)合包套，再對一次復(fù)合包套重復(fù)步驟二中所述的熱擠壓加工工藝，得到一次復(fù)合棒材，然后對一次復(fù)合棒材重復(fù)步驟三中所述的拉拔加工工藝，得到橫截面形狀為正六邊形且對邊距為3.5mm的Nb-Zr合金/Cu一次復(fù)合線材;之后對一次復(fù)合線材重復(fù)步驟四中所述的預(yù)處理加工工藝，得到預(yù)處理后的Nb-Zr合金/Cu—次復(fù)合線材；
[0040]步驟六、二次復(fù)合:將890根步驟五中所述預(yù)處理后的Nb-Zr合金/Cu—次復(fù)合線材集束組裝于外徑為100mm、內(nèi)徑為95mm、高為130mm的第二銅包套中，得到二次復(fù)合包套，再對二次復(fù)合包套重復(fù)步驟二中所述的熱擠壓加工工藝，得到二次復(fù)合棒材，然后對二次復(fù)合棒材進(jìn)行多道次拉拔，最終得到橫截面為圓形且直徑為2.5mm的Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材;所述拉拔的具體過程為:先以15%的道次加工率拉拔10道次，再以8%的道次加工率拉拔10道次，然后以5%的道次加工率拉拔10道次，之后以2%的道次加工率拉拔至目標(biāo)尺寸;在拉拔的總加工率達(dá)到90 %和95 %時(shí)分別對棒材進(jìn)行中間熱處理，所述中間熱處理的真空度為5 X 10—4Pa,溫度為550°C，保溫時(shí)間為3h。
[0041 ]本實(shí)施例制備的Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的芯數(shù)為8902芯，經(jīng)檢測:材料的抗拉強(qiáng)度為908MPa，相比傳統(tǒng)方法制備的同尺寸線材的強(qiáng)度提高了 15%，電導(dǎo)為75% IACS，相比傳統(tǒng)方法制備的同尺寸線材的電導(dǎo)提高了 10%，而且線材的耐腐蝕性得到了提高，經(jīng)計(jì)算:線材的總加工率達(dá)到99.3%。
[0042]實(shí)施例3
[0043]本實(shí)施例Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的制備方法包括以下步驟:
[0044]步驟一、熔煉澆注:將Nb和Zr按質(zhì)量比100:6混合均勻后置于電弧感應(yīng)爐的坩禍中，在溫度為2500°C的條件下熔煉2h，二者充分熔融后在水浴冷卻條件下澆注成型，得到橫截面直徑為80mm的Nb-Zr合金鑄錠;所述Nb和Zr均為固體原料，本實(shí)施例中所述Nb優(yōu)選以Nb塊、Nb顆?；騈b粉末的形態(tài)配入，所述Zr優(yōu)選以Zr塊、Zr顆?；騔r粉末的形態(tài)配入，所述澆注成型的時(shí)間為50s;
[0045]步驟二、熱擠壓:將步驟一中所述Nb-Zr合金鑄錠在溫度為700°C的條件下保溫6h，然后在擠壓比為8.4的條件下進(jìn)行擠壓加工，得到橫截面直徑為28_的Nb-Zr合金棒材；
[0046]步驟三、拉拔:對步驟二中所述Nb-Zr合金棒材進(jìn)行多道次拉拔，得到橫截面形狀為正六邊形的Nb-Zr合金線材;所述正六邊形的對邊距為3.0mm，所述拉拔的具體過程為:先以20%的道次加工率拉拔10道次，再以10%的道次加工率拉拔10道次，然后以8%的道次加工率拉拔8道次，之后以5 %的道次加工率拉拔至目標(biāo)尺寸;在拉拔的總加工率達(dá)到90 %和95 %時(shí)分別對棒材進(jìn)行中間熱處理，所述中間熱處理的真空度為5 X 10—4Pa，溫度為550 V，保溫時(shí)間為3h;
[0047]步驟四、預(yù)處理:將步驟三中所述Nb-Zr合金線材依次進(jìn)行矯直、定尺、截?cái)唷⑺嵯春秃娓?，得到預(yù)處理后的Nb-Zr合金線材；
[0048]步驟五、一次復(fù)合:將755根步驟四中預(yù)處理后的Nb-Zr合金線材集束組裝于外徑為80mm、內(nèi)徑為75mm、高為130mm的第一銅包套中，得到一次復(fù)合包套，再對一次復(fù)合包套重復(fù)步驟二中所述的熱擠壓加工工藝，得到一次復(fù)合棒材，然后對一次復(fù)合棒材重復(fù)步驟三中所述的拉拔加工工藝，得到橫截面形狀為正六邊形且對邊距為3.0mm的Nb-Zr合金/Cu—次復(fù)合線材;之后對一次復(fù)合線材重復(fù)步驟四中所述的預(yù)處理加工工藝，得到預(yù)處理后的Nb-Zr合金/Cu—次復(fù)合線材；
[0049]步驟六、二次復(fù)合:將755根步驟五中所述預(yù)處理后的Nb-Zr合金/Cu—次復(fù)合線材集束組裝于外徑為80_、內(nèi)徑為75_、高為130mm的第二銅包套中，得到二次復(fù)合包套，再對二次復(fù)合包套重復(fù)步驟二中所述的熱擠壓加工工藝，得到二次復(fù)合棒材，然后對二次復(fù)合棒材進(jìn)行多道次拉拔，最終得到橫截面為圓形且直徑為2.0mm的Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材;所述拉拔的具體過程為:先以15 %的道次加工率拉拔10道次，再以8 %的道次加工率拉拔10道次，然后以5%的道次加工率拉拔10道次，之后以2%的道次加工率拉拔至目標(biāo)尺寸；在拉拔的總加工率達(dá)到90 %和95 %時(shí)分別對棒材進(jìn)行中間熱處理，所述中間熱處理的真空度為5 X 10—4Pa，溫度為550 °C，保溫時(shí)間為3h。
[0050]本實(shí)施例制備的Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的芯數(shù)為7552芯，經(jīng)檢測:材料的抗拉強(qiáng)度為880MPa，相比傳統(tǒng)方法制備的同尺寸線材的強(qiáng)度提高了 18 %，電導(dǎo)為72 % IACS，相比傳統(tǒng)方法制備的同尺寸線材的電導(dǎo)提高了8%，而且線材的耐腐蝕性得到了提高，經(jīng)計(jì)算:線材的總加工率達(dá)到99.5%。
[0051 ] 實(shí)施例4
[0052]本實(shí)施例Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的制備方法包括以下步驟:
[0053]步驟一、熔煉澆注:將Nb和Zr按質(zhì)量比100: 3混合均勻后置于電弧感應(yīng)爐的坩禍中，在溫度為2500°C的條件下熔煉1.5h，二者充分熔融后在水浴冷卻條件下澆注成型，得到橫截面直徑為65mm的Nb-Zr合金鑄錠;所述Nb和Zr均為固體原料，本實(shí)施例中所述Nb優(yōu)選以Nb塊、Nb顆?；騈b粉末的形態(tài)配入，所述Zr優(yōu)選以Zr塊、Zr顆粒或Zr粉末的形態(tài)配入，所述澆注成型的時(shí)間為10s;
[0054]步驟二、熱擠壓:將步驟一中所述Nb-Zr合金鑄錠在溫度為650°C的條件下保溫
2.5h，然后在擠壓比為10.6的條件下進(jìn)行擠壓加工，得到橫截面直徑為20mm的Nb-Zr合金棒材；
[0055]步驟三、拉拔:對步驟二中所述Nb-Zr合金棒材進(jìn)行多道次拉拔，得到橫截面形狀為正六邊形的Nb-Zr合金線材;所述正六邊形的對邊距為2.5mm，所述拉拔的具體過程為:先以20%的道次加工率拉拔10道次，再以10%的道次加工率拉拔10道次，然后以8%的道次加工率拉拔8道次，之后以5 %的道次加工率拉拔至目標(biāo)尺寸;在拉拔的總加工率達(dá)到90 %和95 %時(shí)分別對棒材進(jìn)行中間熱處理，所述中間熱處理的真空度為5 X 10—4Pa，溫度為550 V，保溫時(shí)間為3h;
[0056]步驟四、預(yù)處理:將步驟三中所述Nb-Zr合金線材依次進(jìn)行矯直、定尺、截?cái)唷⑺嵯春秃娓?，得到預(yù)處理后的Nb-Zr合金線材；
[0057]步驟五、一次復(fù)合:將696根步驟四中預(yù)處理后的Nb-Zr合金線材集束組裝于外徑為65mm、內(nèi)徑為60mm、高為130mm的第一銅包套中，得到一次復(fù)合包套，再對一次復(fù)合包套重復(fù)步驟二中所述的熱擠壓加工工藝，得到一次復(fù)合棒材，然后對一次復(fù)合棒材重復(fù)步驟三中所述的拉拔加工工藝，得到橫截面形狀為正六邊形且對邊距為2.5mm的Nb-Zr合金/Cu—次復(fù)合線材;之后對一次復(fù)合線材重復(fù)步驟四中所述的預(yù)處理加工工藝，得到預(yù)處理后的Nb-Zr合金/Cu—次復(fù)合線材；
[0058]步驟六、二次復(fù)合:將696根步驟五中所述預(yù)處理后的Nb-Zr合金/Cu—次復(fù)合線材集束組裝于外徑為65_、內(nèi)徑為60_、高為130mm的第二銅包套中，得到二次復(fù)合包套，再對二次復(fù)合包套重復(fù)步驟二中所述的熱擠壓加工工藝，得到二次復(fù)合棒材，然后對二次復(fù)合棒材進(jìn)行多道次拉拔，最終得到橫截面為圓形且直徑為1.5mm的Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材;所述拉拔的具體過程為:先以15 %的道次加工率拉拔10道次，再以8 %的道次加工率拉拔10道次，然后以5%的道次加工率拉拔10道次，之后以2%的道次加工率拉拔至目標(biāo)尺寸；在拉拔的總加工率達(dá)到90 %和95 %時(shí)分別對棒材進(jìn)行中間熱處理，所述中間熱處理的真空度為I X 10—3Pa,溫度為700°C，保溫時(shí)間為2h。
[0059]本實(shí)施例制備的Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的芯數(shù)為6962芯，經(jīng)檢測:材料的抗拉強(qiáng)度為805MPa，相比傳統(tǒng)方法制備的同尺寸線材的強(qiáng)度提高了20 %，電導(dǎo)為70 % IACS，相比傳統(tǒng)方法制備的同尺寸線材的電導(dǎo)提高了 12%，而且線材的耐腐蝕性得到了提高，經(jīng)計(jì)算:線材的總加工率達(dá)到99.4%。
[0060]實(shí)施例5
[0061 ]本實(shí)施例Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的制備方法包括以下步驟:
[0062]步驟一、熔煉澆注:將Nb和Zr按質(zhì)量比100: 8混合均勻后置于電弧感應(yīng)爐的坩禍中，在溫度為2500°C的條件下熔煉lh，二者充分熔融后在水浴冷卻條件下澆注成型，得到橫截面直徑為45mm的Nb-Zr合金鑄錠;所述Nb和Zr均為固體原料，本實(shí)施例中所述Nb優(yōu)選以Nb塊、Nb顆?；騈b粉末的形態(tài)配入，所述Zr優(yōu)選以Zr塊、Zr顆?；騔r粉末的形態(tài)配入，所述澆注成型的時(shí)間為20s;
[0063]步驟二、熱擠壓:將步驟一中所述Nb-Zr合金鑄錠在溫度為600°C的條件下保溫2h，然后在擠壓比為9的條件下進(jìn)行擠壓加工，得到橫截面直徑為15mm的Nb-Zr合金棒材；
[0064]步驟三、拉拔:對步驟二中所述Nb-Zr合金棒材進(jìn)行多道次拉拔，得到橫截面形狀為正六邊形的Nb-Zr合金線材;所述正六邊形的對邊距為2.0mm，所述拉拔的具體過程為:先以20%的道次加工率拉拔10道次，再以10%的道次加工率拉拔10道次，然后以8%的道次加工率拉拔8道次，之后以5 %的道次加工率拉拔至目標(biāo)尺寸;在拉拔的總加工率達(dá)到90 %和95 %時(shí)分別對棒材進(jìn)行中間熱處理，所述中間熱處理的真空度為5 X 10—4Pa，溫度為500 V，保溫時(shí)間為6h;
[0065]步驟四、預(yù)處理:將步驟三中所述Nb-Zr合金線材依次進(jìn)行矯直、定尺、截?cái)唷⑺嵯春秃娓?，得到預(yù)處理后的Nb-Zr合金線材；
[0066]步驟五、一次復(fù)合:將483根步驟四中預(yù)處理后的Nb-Zr合金線材集束組裝于外徑為45mm、內(nèi)徑為40mm、高為130mm的第一銅包套中，得到一次復(fù)合包套，再對一次復(fù)合包套重復(fù)步驟二中所述的熱擠壓加工工藝，得到一次復(fù)合棒材，然后對一次復(fù)合棒材重復(fù)步驟三中所述的拉拔加工工藝，得到橫截面形狀為正六邊形且對邊距為2.0mm的Nb-Zr合金/Cu—次復(fù)合線材;之后對一次復(fù)合線材重復(fù)步驟四中所述的預(yù)處理加工工藝，得到預(yù)處理后的Nb-Zr合金/Cu—次復(fù)合線材；
[0067]步驟六、二次復(fù)合:將483根步驟五中所述預(yù)處理后的Nb-Zr合金/Cu—次復(fù)合線材集束組裝于外徑為45mm、內(nèi)徑為40mm、高為130mm的第二銅包套中，得到二次復(fù)合包套，再對二次復(fù)合包套重復(fù)步驟二中所述的熱擠壓加工工藝，得到二次復(fù)合棒材，然后對二次復(fù)合棒材進(jìn)行多道次拉拔，最終得到橫截面為圓形且直徑為1.0mm的Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材;所述拉拔的具體過程為:先以15 %的道次加工率拉拔10道次，再以8 %的道次加工率拉拔10道次，然后以5%的道次加工率拉拔10道次，之后以2%的道次加工率拉拔至目標(biāo)尺寸；在拉拔的總加工率達(dá)到90 %和95 %時(shí)分別對棒材進(jìn)行中間熱處理，所述中間熱處理的真空度為5 X 10—4Pa，溫度為550 °C，保溫時(shí)間為3h。
[0068]本實(shí)施例制備的Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的芯數(shù)為4832芯，經(jīng)檢測:材料的抗拉強(qiáng)度為768MPa，相比傳統(tǒng)方法制備的同尺寸線材的強(qiáng)度提高了 15%，電導(dǎo)為68% IACS，相比傳統(tǒng)方法制備的同尺寸線材的電導(dǎo)提高了8%，而且線材的耐腐蝕性得到了很大的提高，經(jīng)計(jì)算:線材的總加工率達(dá)到99.6%。
[0069]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何限制。凡是根據(jù)發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一、熔煉澆注:將Nb和Zr按質(zhì)量比100: (3?8)混合均勻后置于電弧感應(yīng)爐中，在溫度為2500 °C的條件下熔煉Ih?3h后澆注成型，得到Nb-Zr合金鑄錠； 步驟二、熱擠壓:將步驟一中所述Nb-Zr合金鑄錠在溫度為600 0C?800 V的條件下保溫2h?6h，然后在擠壓比為8?11的條件下擠壓，得到Nb-Zr合金棒材； 步驟三、拉拔:對步驟二中所述Nb-Zr合金棒材進(jìn)行多道次拉拔，得到橫截面形狀為正六邊形的Nb-Zr合金線材;所述正六邊形的對邊距為2.0mm?4.0mm； 步驟四、預(yù)處理:對步驟三中所述Nb-Zr合金線材依次進(jìn)行矯直、定尺、截?cái)?、酸洗和烘干處理，得到預(yù)處理后的Nb-Zr合金線材； 步驟五、一次復(fù)合:將483根?999根步驟四中所述預(yù)處理后的Nb-Zr合金線材集束組裝于第一銅包套中，得到一次復(fù)合包套，再對一次復(fù)合包套重復(fù)步驟二中所述的熱擠壓加工工藝，得到Nb-Zr合金/Cu—次復(fù)合棒材，然后對Nb-Zr合金/Cu—次復(fù)合棒材重復(fù)步驟三中所述的拉拔加工工藝，得到Nb-Zr合金/Cu—次復(fù)合線材;之后對Nb-Zr合金/Cu—次復(fù)合線材重復(fù)步驟四中所述的預(yù)處理工藝，得到預(yù)處理后的Nb-Zr合金/Cu—次復(fù)合線材； 步驟六、二次復(fù)合:將483根?999根步驟五中所述預(yù)處理后的Nb-Zr合金/Cu—次復(fù)合線材集束組裝于第二銅包套中，得到二次復(fù)合包套，然后對二次復(fù)合包套重復(fù)步驟二中所述熱擠壓加工工藝，得到Nb-Zr合金/Cu 二次復(fù)合棒材，之后對Nb-Zr合金/Cu 二次復(fù)合棒材進(jìn)行多道次拉拔，最終得到Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的制備方法，其特征在于，步驟一中所述饒注成型的時(shí)間為1s?50s。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的制備方法，其特征在于，步驟三中所述拉拔的過程中對Nb-Zr合金棒材進(jìn)行中間熱處理，具體過程為:當(dāng)拉拔的總加工率達(dá)到90%和95%時(shí)，將Nb-Zr合金棒材置于真空退火爐中，在真空度不大于I X 10—3Pa，溫度為500°C?700°C的條件下保溫2h?6h。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的制備方法，其特征在于，步驟三中所述拉拔的道次加工率為5%?20%。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的制備方法，其特征在于，步驟六中所述拉拔的過程中對Nb-Zr合金/Cu二次復(fù)合棒材進(jìn)行中間熱處理，具體過程為:當(dāng)拉拔的總加工率達(dá)到90 %和95 %時(shí)，將Nb-Zr合金/Cu二次復(fù)合棒材置于真空退火爐中，在真空度不大于I X 10—3Pa,溫度為500°C?700°C的條件下保溫2h?6h。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的制備方法，其特征在于，步驟六中所述拉拔的道次加工率為2 %?15 %。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的制備方法，其特征在于，步驟六中所述Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的橫截面形狀為圓形，所述Nb-Zr合金/Cu多芯復(fù)合線材的橫截面直徑為1.0mm?3.0mm。
【文檔編號】H01B13/00GK105855316SQ201610367770
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】王鵬飛, 梁明, 段穎, 徐曉燕, 李成山
【申請人】西北有色金屬研究院