本发明涉及高性能cu-ni-si-cr合金压铸零件，尤其是涉及一种高性能cu-ni-si-cr合金真空精密压铸零件及生产方法。
背景技术：
1、高性能铜合金因其高强度和可接受的导电性而受到广泛关注，高性能铜合金在自动化和电子工业中起着重要的作用，但是，高性能铜合金的生产工艺流程依次包括铸造、均质处理、固溶处理、冷轧加工、时效处理、冲压加工和机加工，高性能铜合金的传统制造需要经过复杂的工艺流程，因此有必要予以改进。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种cu-ni-si-cr合金及生产方法，取消冷轧处理和固溶处理，大幅提高制备速度和生产效率，晶粒呈现准等轴晶状且细小，第二相尺寸变小、分布更加均匀，在保持导电率不损耗的前提下，大幅提高力学性能。
2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
3、一种高性能cu-ni-si-cr铜合金真空精密压铸零件的生产方法，包括以下步骤，
4、步骤s0，合金熔炼处理，将金属原料通过真空感应熔炼方法进行第一次熔炼得到铜合金熔融液，金属原料各组分的质量百分比为镍3-4％，硅0.5-0.8％，铬0.2-0.3％，余量为铜；
5、步骤s1，模具真空预热处理，对真空压铸模具的型腔进行抽真空处理和预热处理，将模具预热至250-280℃，将型腔的真空度降低至50pa以下；
6、步骤s2，浇注压铸处理，将步骤s0得到的铜合金熔融液浇注至真空辅助压铸设备的射出腔中，再通过真空辅助压铸设备将射出腔中的铜合金熔融液压铸射入真空压铸模具的型腔内，压铸压力保持在220-280mpa；
7、步骤s3，成型处理，在步骤s3保压20-30秒后开模，脱模后得到半成品铜合金压铸件，使铜合金压铸件在大气中快速凝固并形成过饱和固溶体，合金晶粒细化并呈现准等轴形貌，最终得到均匀分布的平均晶粒尺寸为15±0.5μm。
8、步骤s4，时效热处理，对半成品真空压铸件进行时效处理，使铜基体中同时析出的二次相颗粒包括平均尺寸为1.1±0.5μm的微米级强化相和平均尺寸为8±0.5nm的纳米级强化相，至此得到成品高性能cu-ni-si-cr铜合金真空精密压铸零件。
9、对于压铸零件总质量小于10kg的在5分钟内完成步骤s0至步骤s3，并实现高性能cu-ni-si-cr合金真空精密零件的近净成形。
10、进一步的技术方案中，所述铜选用纯度为99.99％的高纯阴极铜，所述镍选用纯度为99.99％的高纯镍珠；所述硅选用纯度为99.99％的高纯硅片，所述铬选用纯度为99.9％的高纯铬粒；
11、所述cu-ni-si-cr铜合金真空精密压铸零件按质量百分比为cu-3.18ni-0.75si-0.28cr。
12、进一步的技术方案中，所述步骤s4，析出的所述纳米级强化相的相颗粒的尺寸为8nm，纳米级强化相的析出相之间的间距为10nm。
13、进一步的技术方案中，所述步骤s4，析出的所述二次相颗粒为纳米级相颗粒为δ-ni2si相，δ-ni2si相与所述cu基体的取向关系表示为[110]cu||[100]δ。
14、进一步的技术方案中，所述高性能cu-ni-si-cr合金真空精密压铸零件的组织中均匀分布有形状为球体形状的平均尺寸为1.1±0.5μm的第二相以及形状为短棒形状的平均长度为2.3±0.4μm的第二相。
15、进一步的技术方案中，从所述步骤s0的所述合金熔炼处理到所述步骤s3的所述成型处理的压铸总时间、在所述步骤s3的所述成型处理的压射保压时间相对所述压铸零件总质量的总重量按下述的对应关系进行控制，
16、压铸零件总质量小于1kg，压铸总时间为2分钟，成型处理压射保压时间为10秒，
17、压铸零件总质量为1-5kg，压铸总时间为3分钟，成型处理压射保压时间为15秒，
18、压铸零件总质量为8-10kg，压铸总时间为5分钟，成型处理压射保压时间为20秒，
19、压铸零件总质量10-30kg：压铸总时间为5-6分钟，成型处理压射保压时间为25秒，
20、压铸零件总质量30-50kg：压铸总时间为6-8分钟，成型处理压射保压时间为30秒。
21、进一步的技术方案中，所述步骤s1，将所述模具预热至260℃，将所述型腔的真空度降低至30pa以下；
22、所述步骤s2，将所述铜合金熔融液的浇注温度控制在1250℃，将铜合金熔融液的压铸压力控制在220mpa，在压铸的中前期使用快压射压铸，将快压射压铸的快压射速度控制在1.6m/s，在压铸的后期使用慢压射压铸，将慢压射压铸的慢压射速度控制在0.3m/s。
23、进一步的技术方案中，对所述步骤s2的压铸压力和所述步骤s3压射保压时间进行设置和控制，
24、根据下述式设置溶质扩散系数d与压铸压力p，
25、
26、公式中，p为压铸压力，d为溶质扩散系数，r为气体常数，t为温度，δ为原子自由程长度，η0为常压下熔体的粘度，v0为液相的初始体积；
27、同时根据下述公式设置晶粒长大速度u，控制所述铜合金熔融液在凝固成型过程中保持高冷却速率并使其处于非平衡状态，以实现促进固溶、限制晶粒长大并细化二次相颗粒，
28、
29、公式中，u为晶粒长大速度，f为界面系数因子，d为溶质扩散系数，δg为两相之间的自由能差，r为气体常数，t为温度，a为原子间距离。
30、进一步的技术方案中，所述步骤s2，采用快速加压填充的反重力铸造方法，通过真空辅助压铸设备使压铸射入至真空压铸模具内的铜合金熔融液从型腔的从底部填充并快速加压填充到型腔的顶部，使铜合金熔融液在向上移动过程中，高温熔体与刚冷却的模具内壁持续接触，提高传热速度并加速冷却速度；
31、通过下述公式设置和控制压铸零件与型腔界面的换热，将压射保压时间t设置为20s，
32、
33、公式中，h为界面传热系数，q为通过界面的热量，q为界面热流，a为压铸件与型腔接触面积，t为压射保压时间，δt为压铸件表面与型腔表面的温差。
34、一种cu-ni-si-cr合金真空精密压铸零件，根据上述的一种高性能cu-ni-si-cr合金真空精密压铸零件的生产方法制备得到，所述cu-ni-si-cr铜金真空精密压铸零件按质量百分比为cu-3.18ni-0.75si-0.28cr wt.％。
35、本发明和现有技术相比所具有的优点是：
36、1.省略传统铜合金制备过程中的冷轧和固溶两个重要步骤，使用真空压铸并利用其亚快速凝固特性，使压铸件压铸态合金处于高固溶状态，直接时效处理析出第二相，提高合金性能。
37、2.实现快速制备，在五分钟之内完成合金成形，大幅提高生产效率。
38、3.与传统铸造合金相比，本发明的真空压铸合金的晶粒尺寸明显细化，第二相尺寸变小，且分布更加均匀。
39、4.本发明的真空压铸消除铸造时产生的枝晶偏析现象，使各合金元素均匀分布，有助于后续时效处理时第二相均匀析出，提高综合性能。
1.一种高性能cu-ni-si-cr合金真空精密压铸零件的生产方法，其特征在于：包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的一种高性能cu-ni-si-cr合金真空精密压铸零件的生产方法，其特征在于：所述铜选用纯度为99.99％的高纯阴极铜，所述镍选用纯度为99.99％的高纯镍珠；所述硅选用纯度为99.99％的高纯硅片，所述铬选用纯度为99.9％的高纯铬粒；
3.根据权利要求1所述的一种高性能cu-ni-si-cr铜合金真空精密压铸零件的生产方法，其特征在于：所述步骤s4，析出的所述纳米级强化相的相颗粒的尺寸为8nm，纳米级强化相的析出相之间的间距为10nm。
4.根据权利要求1所述的一种高性能cu-ni-si-cr铜合金真空精密压铸零件的生产方法，其特征在于：所述步骤s4，析出的所述二次相颗粒为纳米级相颗粒为δ-ni2si相，δ-ni2si相与所述铜基体的取向关系表示为[110]cu||[100]δ。
5.根据权利要求1所述的一种高性能cu-ni-si-cr合金真空精密压铸零件的生产方法，其特征在于：所述高性能cu-ni-si-cr合金真空精密压铸零件的组织中均匀分布有形状为球体形状的平均尺寸为1.1±0.5μm的第二相以及形状为短棒形状的平均长度为2.3±0.4μm的第二相。
6.根据权利要求1所述的一种高性能cu-ni-si-cr合金真空精密压铸零件的生产方法，其特征在于：从所述步骤s0的所述合金熔炼处理到所述步骤s3的所述成型处理的压铸总时间、在所述步骤s3的所述成型处理的压射保压时间相对所述压铸零件总质量的总重量按下述的对应关系进行控制，
7.根据权利要求1所述的一种高性能cu-ni-si-cr合金真空精密压铸零件的生产方法，其特征在于：
8.根据权利要求1所述的一种高性能cu-ni-si-cr合金真空精密压铸零件的生产方法，其特征在于：对所述步骤s2的压铸压力和所述步骤s3压射保压时间进行设置和控制，
9.根据权利要求1所述的一种高性能cu-ni-si-cr合金真空精密压铸零件的生产方法，其特征在于：所述步骤s2，采用快速加压填充的反重力铸造方法，通过真空辅助压铸设备使压铸射入至真空压铸模具内的铜合金熔融液从型腔的从底部填充并快速加压填充到型腔的顶部，使铜合金熔融液在向上移动过程中，高温熔体与刚冷却的模具内壁持续接触，提高传热速度并加速冷却速度；
10.一种cu-ni-si-cr合金真空精密压铸零件，根据权利要求1-9任意一项所述的一种高性能cu-ni-si-cr铜合金真空精密压铸零件的生产方法制备得到，其特征在于：所述cu-ni-si-cr铜合金真空精密压铸零件按质量百分比为cu-3.18ni-0.75si-0.28cr wt.％。
