核電槽楔銅合金電真空冶金及成型工藝的研究.pdf

1、本文根據(jù)核電發(fā)電機(jī)用銅合金槽楔工作條件對材料的性能要求,利用電真空冶金工藝制備了CuCo2BeZr合金材料,通過擠壓、拉拔和熱處理工藝對合金材料進(jìn)行了系列加工和強(qiáng)化處理試驗(yàn),最終獲得性能良好的核電槽楔材料。
　　利用ZG-0.05真空感應(yīng)電爐熔煉槽楔合金時(shí),先以鈷鋪底,然后加入電解銅、鈷、4％銅鈹中間合金、7.5％銅鋯中間合金,合上爐蓋抽真空,真空達(dá)1×103Pa以下時(shí),送電熔煉至熔化、精煉、調(diào)整溫度澆鑄。為了控制爐內(nèi)的壓力和氣氛

2、,保證澆鑄銅液與鑄錠的質(zhì)量,澆鑄前向爐內(nèi)充入氬氣使其壓力達(dá)到0.01Mpa以上。研究結(jié)果表明,采用真空熔煉工藝,控制合適的真空度、精煉溫度和精煉時(shí)間,可以有效控制CuCo2BeZr合金的成分,并使其氣體和夾雜物含量降低至20ppm以下。
　　擠壓和拉拔試驗(yàn)過程中模具承受著長時(shí)間的高溫、高壓和強(qiáng)摩擦的工作條件,模具材料、模型的定徑帶寬度、壓縮區(qū)導(dǎo)角及形狀對冷熱加工制品的質(zhì)量有很大的影響,合理設(shè)計(jì)擠壓和拉拔模具不僅能保證產(chǎn)品質(zhì)量,而且

3、能提高生產(chǎn)效率,提升模具使用壽命和降低產(chǎn)品成本。本文通過工藝優(yōu)化試驗(yàn)確定了擠壓、拉拔模具的工藝參數(shù)、配模標(biāo)準(zhǔn)和潤滑條件,保證了槽楔產(chǎn)品加工尺寸精度和金屬組織的均勻性。
　　電真空熔煉獲得的CuCo2BeZr合金錠,經(jīng)擠壓比G=5.42的擠壓熱變形+(940±10)℃×1h固溶處理+30％拉拔冷變形+540℃×4h時(shí)效處理加工后,獲得的槽楔制品具有良好的綜合性能匹配。研究表明:擠壓后不固溶或固溶處理不充分,擠壓制品斷面晶粒大小顯示不

4、均勻,且伴有帶狀組織,探傷時(shí)超聲波衰減嚴(yán)重;經(jīng)充分固溶后,帶狀組織消失、截面晶粒細(xì)長均勻,探傷波形衰減較小,具有較高的分辨率;經(jīng)優(yōu)化工藝制備的槽楔產(chǎn)品,超聲波探傷未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷,達(dá)到了槽楔銅合金的內(nèi)在質(zhì)量要求。
　　對強(qiáng)化后的CuCo2BeZr合金組織、性能和斷口形貌特征研究表明,合金材料組織均勻、綜合性能優(yōu)良,室溫條件的抗拉強(qiáng)度ζb=845MPa、屈服強(qiáng)度ζ0.2=755MPa、延伸率δ％=17、硬度HRB=98、相對導(dǎo)電率IA