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本课题采用热型连铸控制的方法,使第二相Cr在凝固时以纤维析出,用Cr纤维承担强度,铜基体承担导电。这样就避免了人工复合带来的不润湿、化学反应和不互溶等问题,两相界面处于低能状态,具有良好的热稳定性能和高温性能。强度和导电率都比较高。 本课题采用感应加热电源代替传统的碳化硅棒改进了热型连铸实验设备,从而大大增加了加热功率,提高了铸型的温度梯度,减小了Cu-Cr合金固+液两相区的范围,为拉铸良好表面质量的Cu-Cr合金提供了保障。利用该设备成功地拉铸出含Cr量1.29wt%的Cu-Cr合金棒材。在未经冷加工强化情况下观察其显微组织,发现具有规则柱状晶的定向凝固组织,测试其材料性能,抗拉强度达390Mpa,延伸率29%,导电率53%IACS,综合性能显著高于用普通工艺制备的铜合金棒材。 拉铸高含Cr量的Cu-Cr合金最大困难在于Cr的熔点高,Cu-Cr合金结晶范围比较宽,溶质分配系数低,高温下Cr容易氧化。因此提高温度梯度,缩小Cu-Cr合金固+液两相区的范围,增加Cr的流动性,减轻Cr的成分过冷,在大加热功率的环境下控制好固液界面以及避免Cr氧化是本课题的重点。 铸件的力学性能和导电性能与铸件的表面质量有关,而表面质量与拉铸工艺参数有关。控制好拉铸速度,冷却水量,冷却距离,铸型温度等工艺参数以控制固+液两相区在尽可能小的范围和最理想的位置可以消除表面热裂纹、豆状突起,防止拉断和拉漏。拉铸实验表明,在熔炼温度1300℃,铸型温度1198℃,拉铸速度35mm/min,冷却距离8mm可以拉铸出表面光滑,致密的(?)5mm的Cu-1.29wt%Cr合金棒材。 成分为过共晶的Cu-Cr合金通过控制好铸造工艺参数同样可以得到亚共晶组织。本课题得到了纤维链状的亚共晶组织,经过力学性能、导电性能测试与分析发现:铸态的Cu-Cr合金抗拉强度与含Cr量成正比,与拉铸速度成反比。