本發(fā)明涉及高性能cu-ni-si-cr合金壓鑄零件，尤其是涉及一種高性能cu-ni-si-cr合金真空精密壓鑄零件及生產方法。

背景技術：

1、高性能銅合金因其高強度和可接受的導電性而受到廣泛關注，高性能銅合金在自動化和電子工業(yè)中起著重要的作用，但是，高性能銅合金的生產工藝流程依次包括鑄造、均質處理、固溶處理、冷軋加工、時效處理、沖壓加工和機加工，高性能銅合金的傳統(tǒng)制造需要經過復雜的工藝流程，因此有必要予以改進。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種cu-ni-si-cr合金及生產方法，取消冷軋?zhí)幚砗凸倘芴幚恚蠓岣咧苽渌俣群蜕a效率，晶粒呈現(xiàn)準等軸晶狀且細小，第二相尺寸變小、分布更加均勻，在保持導電率不損耗的前提下，大幅提高力學性能。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：

3、一種高性能cu-ni-si-cr銅合金真空精密壓鑄零件的生產方法，包括以下步驟，

4、步驟s0，合金熔煉處理，將金屬原料通過真空感應熔煉方法進行第一次熔煉得到銅合金熔融液，金屬原料各組分的質量百分比為鎳3-4％，硅0.5-0.8％，鉻0.2-0.3％，余量為銅；

5、步驟s1，模具真空預熱處理，對真空壓鑄模具的型腔進行抽真空處理和預熱處理，將模具預熱至250-280℃，將型腔的真空度降低至50pa以下；

6、步驟s2，澆注壓鑄處理，將步驟s0得到的銅合金熔融液澆注至真空輔助壓鑄設備的射出腔中，再通過真空輔助壓鑄設備將射出腔中的銅合金熔融液壓鑄射入真空壓鑄模具的型腔內，壓鑄壓力保持在220-280mpa；

7、步驟s3，成型處理，在步驟s3保壓20-30秒后開模，脫模后得到半成品銅合金壓鑄件，使銅合金壓鑄件在大氣中快速凝固并形成過飽和固溶體，合金晶粒細化并呈現(xiàn)準等軸形貌，最終得到均勻分布的平均晶粒尺寸為15±0.5μm。

8、步驟s4，時效熱處理，對半成品真空壓鑄件進行時效處理，使銅基體中同時析出的二次相顆粒包括平均尺寸為1.1±0.5μm的微米級強化相和平均尺寸為8±0.5nm的納米級強化相，至此得到成品高性能cu-ni-si-cr銅合金真空精密壓鑄零件。

9、對于壓鑄零件總質量小于10kg的在5分鐘內完成步驟s0至步驟s3，并實現(xiàn)高性能cu-ni-si-cr合金真空精密零件的近凈成形。

10、進一步的技術方案中，所述銅選用純度為99.99％的高純陰極銅，所述鎳選用純度為99.99％的高純鎳珠；所述硅選用純度為99.99％的高純硅片，所述鉻選用純度為99.9％的高純鉻粒；

11、所述cu-ni-si-cr銅合金真空精密壓鑄零件按質量百分比為cu-3.18ni-0.75si-0.28cr。

12、進一步的技術方案中，所述步驟s4，析出的所述納米級強化相的相顆粒的尺寸為8nm，納米級強化相的析出相之間的間距為10nm。

13、進一步的技術方案中，所述步驟s4，析出的所述二次相顆粒為納米級相顆粒為δ-ni2si相，δ-ni2si相與所述cu基體的取向關系表示為[110]cu||[100]δ。

14、進一步的技術方案中，所述高性能cu-ni-si-cr合金真空精密壓鑄零件的組織中均勻分布有形狀為球體形狀的平均尺寸為1.1±0.5μm的第二相以及形狀為短棒形狀的平均長度為2.3±0.4μm的第二相。

15、進一步的技術方案中，從所述步驟s0的所述合金熔煉處理到所述步驟s3的所述成型處理的壓鑄總時間、在所述步驟s3的所述成型處理的壓射保壓時間相對所述壓鑄零件總質量的總重量按下述的對應關系進行控制，

16、壓鑄零件總質量小于1kg，壓鑄總時間為2分鐘，成型處理壓射保壓時間為10秒，

17、壓鑄零件總質量為1-5kg，壓鑄總時間為3分鐘，成型處理壓射保壓時間為15秒，

18、壓鑄零件總質量為8-10kg，壓鑄總時間為5分鐘，成型處理壓射保壓時間為20秒，

19、壓鑄零件總質量10-30kg：壓鑄總時間為5-6分鐘，成型處理壓射保壓時間為25秒，

20、壓鑄零件總質量30-50kg：壓鑄總時間為6-8分鐘，成型處理壓射保壓時間為30秒。

21、進一步的技術方案中，所述步驟s1，將所述模具預熱至260℃，將所述型腔的真空度降低至30pa以下；

22、所述步驟s2，將所述銅合金熔融液的澆注溫度控制在1250℃，將銅合金熔融液的壓鑄壓力控制在220mpa，在壓鑄的中前期使用快壓射壓鑄，將快壓射壓鑄的快壓射速度控制在1.6m/s，在壓鑄的后期使用慢壓射壓鑄，將慢壓射壓鑄的慢壓射速度控制在0.3m/s。

23、進一步的技術方案中，對所述步驟s2的壓鑄壓力和所述步驟s3壓射保壓時間進行設置和控制，

24、根據下述式設置溶質擴散系數(shù)d與壓鑄壓力p，

25、

26、公式中，p為壓鑄壓力，d為溶質擴散系數(shù)，r為氣體常數(shù)，t為溫度，δ為原子自由程長度，η0為常壓下熔體的粘度，v0為液相的初始體積；

27、同時根據下述公式設置晶粒長大速度u，控制所述銅合金熔融液在凝固成型過程中保持高冷卻速率并使其處于非平衡狀態(tài)，以實現(xiàn)促進固溶、限制晶粒長大并細化二次相顆粒，

28、

29、公式中，u為晶粒長大速度，f為界面系數(shù)因子，d為溶質擴散系數(shù)，δg為兩相之間的自由能差，r為氣體常數(shù)，t為溫度，a為原子間距離。

30、進一步的技術方案中，所述步驟s2，采用快速加壓填充的反重力鑄造方法，通過真空輔助壓鑄設備使壓鑄射入至真空壓鑄模具內的銅合金熔融液從型腔的從底部填充并快速加壓填充到型腔的頂部，使銅合金熔融液在向上移動過程中，高溫熔體與剛冷卻的模具內壁持續(xù)接觸，提高傳熱速度并加速冷卻速度；

31、通過下述公式設置和控制壓鑄零件與型腔界面的換熱，將壓射保壓時間t設置為20s，

32、

33、公式中，h為界面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，q為通過界面的熱量，q為界面熱流，a為壓鑄件與型腔接觸面積，t為壓射保壓時間，δt為壓鑄件表面與型腔表面的溫差。

34、一種cu-ni-si-cr合金真空精密壓鑄零件，根據上述的一種高性能cu-ni-si-cr合金真空精密壓鑄零件的生產方法制備得到，所述cu-ni-si-cr銅金真空精密壓鑄零件按質量百分比為cu-3.18ni-0.75si-0.28cr?wt.％。

35、本發(fā)明和現(xiàn)有技術相比所具有的優(yōu)點是：

36、1.省略傳統(tǒng)銅合金制備過程中的冷軋和固溶兩個重要步驟，使用真空壓鑄并利用其亞快速凝固特性，使壓鑄件壓鑄態(tài)合金處于高固溶狀態(tài)，直接時效處理析出第二相，提高合金性能。

37、2.實現(xiàn)快速制備，在五分鐘之內完成合金成形，大幅提高生產效率。

38、3.與傳統(tǒng)鑄造合金相比，本發(fā)明的真空壓鑄合金的晶粒尺寸明顯細化，第二相尺寸變小，且分布更加均勻。

39、4.本發(fā)明的真空壓鑄消除鑄造時產生的枝晶偏析現(xiàn)象，使各合金元素均勻分布，有助于后續(xù)時效處理時第二相均勻析出，提高綜合性能。