本發(fā)明屬于發(fā)電機轉(zhuǎn)子槽楔材料生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生產(chǎn)大功率發(fā)電機轉(zhuǎn)子槽楔用合金的生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：
發(fā)電機轉(zhuǎn)子槽楔要承受轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)時槽內(nèi)銅線、絕緣件及自身巨大的離心力，電流流經(jīng)槽楔會產(chǎn)生較高的溫升，生產(chǎn)轉(zhuǎn)子槽楔時需要使用導(dǎo)電率高、耐高溫性能優(yōu)良的合金材料。申請?zhí)枮?00510123011的專利《大容量汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子銅合金槽楔及其制備方法》中，合金成分為：Ni:1.35～2.05％,Si:0.40～0.80％,Cr:0.05～0.25％,Be:0.15～0.40％,Cu:余量；生產(chǎn)工藝主要采用920～980℃固溶處理，35～50％冷變形，450～500℃保溫4～5h時效處理，空冷。該技術(shù)方案中，Be價格高，且影響合金的高溫穩(wěn)定性，使合金不宜長時間承受高溫工作，同時添加Be的合金產(chǎn)生的粉塵會有毒；合金中Ni、Si的質(zhì)量配比在2.5～3.5左右，Si含量相對偏高，只有一部分Si形成Ni2Si析出相，剩余的Si以固溶態(tài)存在，嚴(yán)重影響合金的導(dǎo)電率；所得合金導(dǎo)電率僅為49％IACS，壽命短，且耐高溫性能未知。申請?zhí)枮?00510038051.4的專利《汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子槽楔用鈦青銅及其加工工藝》中，鈦青銅采用無鈷無鋯設(shè)計，其成分為：Be：0.1～0.3％,Ni：1.5～2.5％、Ti：0.4～0.6％、Cu：余量，所得合金導(dǎo)電率僅為47％IACS，高溫(427℃)屈服強度480～550MPa，抗拉強度540～630MPa，工作壽命短，無法滿足大功率發(fā)電機長時間運轉(zhuǎn)的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明是為了彌補上述不足，并對成分配比和生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)，提供一種生產(chǎn)大功率發(fā)電機轉(zhuǎn)子槽楔用合金的生產(chǎn)工藝，該合金導(dǎo)電率高，耐高溫性能好，壽命長，能滿足大功率發(fā)電機轉(zhuǎn)子槽楔用合金的使用要求，同時工藝簡單，生產(chǎn)成本低，對環(huán)境污染小，具有較好的市場前景和經(jīng)濟效益。一種生產(chǎn)大功率發(fā)電機轉(zhuǎn)子槽楔用合金的生產(chǎn)工藝，所述合金的成分及其含量(Wt％)包括：Ni2.4～2.6、Cr0.36～0.40、Si0.60～0.65、P0.02～0.03、Cu：余量；包括以下步驟：①熔煉：先將電解銅預(yù)熱至250～280℃，再裝入低頻感應(yīng)爐中，開始熔化時加入覆蓋劑，使覆蓋厚度達(dá)1.2～1.4mm，全部熔化后加入占銅質(zhì)量0.5～0.7％的磷銅作為脫氧劑，進(jìn)行扒渣，補充覆蓋劑后，綜合考慮各元素的理化性質(zhì)，將Si、P、Ni、Cr按常規(guī)工藝依此加入銅熔體中，保溫15min出爐；②澆鑄：采用常規(guī)連續(xù)鑄造工藝，水壓機上鍛壓成坯；③固溶處理：在940～960℃下熱處理1.5h再進(jìn)行水淬處理，冷軋使合金產(chǎn)生60％冷變形；④時效強化：再將鑄坯加熱至460～480℃保溫2.5h后，機械加工成所需形狀；所述覆蓋劑的成分及其含量(Wt％)為：50％木炭、30％碎玻璃、10％NaCl、10％CaF2。本技術(shù)方案中，在成分配比方面，Cr可以提高合金的電導(dǎo)性，形成Cr3Si相影響合金的高溫穩(wěn)定性，并能一定程度上抑制固溶處理期間合金的晶粒長大；因為銅基中Be與Ni2Si具有類似的機械性能，因此，可適當(dāng)提高Ni2Si的含量，獲得更好的熱穩(wěn)定性和高溫強度，配比Ni和Si的質(zhì)量百分含量分別在2.2～2.6％、0.55～0.65％，避免合金中含有固溶態(tài)Si，從而提高了合金的強度和導(dǎo)電率，既確保合金的性能，降低了生產(chǎn)成本，又減少了污染；而加入Cr后，Cr將比Ni、Si先溶于Cu中，使基體處于飽和狀態(tài)，在一定程度上提高了Ni2Si相的析出量，基體中Ni、Si含量減少，減少了基體中晶格畸變的程度，提高了合金的導(dǎo)電率；使合金含有質(zhì)量百分含量為0.02～0.03％的P，是為了在不會使合金產(chǎn)生明顯晶格畸變的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生Ni3P沉淀強化相，進(jìn)一步提高合金的顯微硬度和抗拉強度，并一定程度上抑制析出相的長大，使合金基體得到純化，導(dǎo)電率提高。合金熔煉時，選用低頻感應(yīng)爐降低銅合金的熔煉消耗，電解銅加入爐中前先預(yù)熱，將Si、P、Ni、Cr按順序熔化，合理的裝爐和熔化順序有效地縮短熔化時間，覆蓋劑質(zhì)量配比選用50％木炭、30％碎玻璃、10％NaCl、10％CaF2，該覆蓋劑鋪展性好，合金熔煉時能全面覆蓋液態(tài)金屬液面，與熔渣的親和力強，具有極好的凈化液態(tài)金屬、細(xì)化合金的能力，使熔體得到適當(dāng)保護并獲得較佳的熔煉氣氛；加入0.5～0.7％的磷銅作為脫氧劑，能夠有效去除熔體里的氧粒子，有效提高合金的質(zhì)量和成品率。對鑄坯采用高溫固熔淬火處理、中溫時效處理析出沉淀硬化合金的方法，該方法生產(chǎn)工藝簡單，便于合金便于進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。固溶處理時的處理溫度以合金不產(chǎn)生晶粒粗大為前提,盡量提高溫度，保溫一定時間后快冷，保證析出相的溶質(zhì)元素在基體中達(dá)到最大的固溶度。當(dāng)在940～960℃下熱處理1.5h再進(jìn)行水淬處理，大量過剩相溶解，得到過飽和固溶體，冷軋使合金產(chǎn)生較大的冷變形，合金基體發(fā)生再結(jié)晶，使基體內(nèi)部產(chǎn)生大量位錯，合金的亞結(jié)構(gòu)得到細(xì)化，但這種形變強化對銅合金的強度貢獻(xiàn)有限，需要時效處理進(jìn)一步強化，經(jīng)460～480℃保溫2.5h的時效處理，合金元素呈彌散分布的沉淀相相，且沉淀得到硬化，使合金取得最佳的性能。本技術(shù)方案是在常規(guī)工藝的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化多元合金組成、添加微量元素、控制成分配比以提高合金的強度，并且盡可能地避免或減少對合金導(dǎo)電率的不良影響，進(jìn)行多相強化，所得合金材料，室溫下，抗拉強度796～798MPa，屈服強度734～737MPa，延展率17.9～18.2％，導(dǎo)電率62～65％IACS；500℃下，抗拉強度689～692MPa，屈服強度644～647MPa，導(dǎo)電率高，耐高溫性能好，壽命長，確保了大功率發(fā)電機的安全可靠性。能滿足大功率發(fā)電機轉(zhuǎn)子槽楔用合金的使用要求，顯著提高了大功率發(fā)電機的安全可靠性，同時工藝簡單，生產(chǎn)成本低，對環(huán)境污染小，具有較好的市場前景和經(jīng)濟效益。具體實施例實施例一制備一種大功率發(fā)電機轉(zhuǎn)子槽楔用合金，各組合金的成分及其含量(Wt％)包括：2.2％Ni、0.32％Cr、0.55％Si、0.02％P、Cu：余量；所述大功率發(fā)電機轉(zhuǎn)子槽楔用合金的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：①熔煉：先將電解銅預(yù)熱至250℃，再裝入低頻感應(yīng)爐中，開始熔化時加入覆蓋劑，覆蓋劑質(zhì)量成分包括50％木炭、30％碎玻璃、10％NaCl、10％CaF2，使覆蓋厚度達(dá)1.2mm，全部熔化后加入占銅質(zhì)量0.5％的磷銅作為脫氧劑，進(jìn)行扒渣，補充覆蓋劑后，綜合考慮各元素的理化性質(zhì)，將Si、P、Ni、Be、Cr按常規(guī)工藝依此加入銅熔體中，保溫15min出爐；②澆鑄：采用常規(guī)連續(xù)鑄造工藝，水壓機上鍛壓成坯；③固溶處理：在940℃下熱處理1.5h再進(jìn)行水淬處理，冷軋使合金產(chǎn)生60％冷變形；④時效強化：再將鑄坯加熱至460℃保溫2.5h后，機械加工成所需形狀。經(jīng)檢測，合金性能如下表所示：實施例二制備一種大功率發(fā)電機轉(zhuǎn)子槽楔用合金，各組合金的成分及其含量(Wt％)包括：2.4％Ni、0.36％Cr、0.60％Si、0.03％P、Cu：余量；所述大功率發(fā)電機轉(zhuǎn)子槽楔用合金的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：①熔煉：先將電解銅預(yù)熱至265℃，再裝入低頻感應(yīng)爐中，開始熔化時加入覆蓋劑，覆蓋劑質(zhì)量成分包括50％木炭、30％碎玻璃、10％NaCl、10％CaF2，使覆蓋厚度達(dá)1.3mm，全部熔化后加入占銅質(zhì)量0.6％的磷銅作為脫氧劑，進(jìn)行扒渣，補充覆蓋劑后，綜合考慮各元素的理化性質(zhì)，將Si、P、Ni、Be、Cr按常規(guī)工藝依此加入銅熔體中，保溫15min出爐；②澆鑄：采用常規(guī)連續(xù)鑄造工藝，水壓機上鍛壓成坯；③固溶處理：在950℃下熱處理1.5h再進(jìn)行水淬處理，冷軋使合金產(chǎn)生60％冷變形；④時效強化：再將鑄坯加熱至470℃保溫2.5h后，機械加工成所需形狀。經(jīng)檢測，合金性能如下表所示：實施例三制備一種大功率發(fā)電機轉(zhuǎn)子槽楔用合金，各組合金的成分及其含量(Wt％)包括：2.6％Ni、0.40％Cr、0.65％Si、0.03％P、Cu：余量；所述大功率發(fā)電機轉(zhuǎn)子槽楔用合金的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：①熔煉：先將電解銅預(yù)熱至280℃，再裝入低頻感應(yīng)爐中，開始熔化時加入覆蓋劑，覆蓋劑質(zhì)量成分包括50％木炭、30％碎玻璃、10％NaCl、10％CaF2，使覆蓋厚度達(dá)1.4mm，全部熔化后加入占銅質(zhì)量0.7％的磷銅作為脫氧劑，進(jìn)行扒渣，補充覆蓋劑后，綜合考慮各元素的理化性質(zhì)，將Si、P、Ni、Be、Cr按常規(guī)工藝依此加入銅熔體中，保溫15min出爐；②澆鑄：采用常規(guī)連續(xù)鑄造工藝，水壓機上鍛壓成坯；③固溶處理：在960℃下熱處理1.5h再進(jìn)行水淬處理，冷軋使合金產(chǎn)生60％冷變形；④時效強化：再將鑄坯加熱至480℃保溫2.5h后，機械加工成所需形狀。經(jīng)檢測，合金性能如下表所示：由上述三個實施例表明，采用本技術(shù)方案，所得合金材料，室溫下，抗拉強度796～798MPa，屈服強度734～737MPa，延展率17.9～18.2％，導(dǎo)電率62～65％IACS；500℃下，抗拉強度689～692MPa，屈服強度644～647MPa，導(dǎo)電率高，耐高溫性能好，壽命長，能滿足大功率發(fā)電機轉(zhuǎn)子槽楔用合金的使用要求，確保了大功率發(fā)電機的安全可靠性。