專利名稱：一種具備高強度和高導(dǎo)電性能的銅合金材料及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于合金材料技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及的是一種具備高強度和高導(dǎo)電等性能的銅合金材料及其制備工藝。其可用于電車及電力機車的接觸線、集成電路引線框架材料、高脈沖磁場的導(dǎo)體材料、沿海電廠的熱交換材料和耐蝕部件、各類點焊和滾焊機的電極、觸頭材料、電樞和電動工具的換相器、大型高速渦輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條、大推力火箭發(fā)動機內(nèi)襯等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高強度和高導(dǎo)電性是一對相互矛盾的特性，對銅合金材料也不例外。目前，在銅合金材料研究領(lǐng)域主要通過合金化法和復(fù)合材料法來解決其高強度和高導(dǎo)電性的矛盾。
復(fù)合材料法可以達到高的強度和高的導(dǎo)電性，這種材料一般稱為原位變形復(fù)合材料。銅基原位復(fù)合材料的原始組織一般為銅基體上均勻分布著樹枝狀(熔煉法)或顆粒狀(粉末冶金法)的第二相，其微觀組織經(jīng)較大的形變后，第二相將形成纖維狀，纖維內(nèi)幾乎沒有位錯，晶界處則是高密度位錯區(qū)。如Cu-6～24wt％Ag合金、Cu-20wt％Nb合金經(jīng)大量拉拔變形(η＞5)以及合適的熱機械處理后，由于能夠形成纖維結(jié)構(gòu)，具有復(fù)合材料的組織和性能特點，纖維體可使其基體強度甚至能達到1～2GPa，且其基體仍具有高的導(dǎo)電率(＞80％IACS)。雖然原位復(fù)合材料可以達到高強和高導(dǎo)要求，但因其生產(chǎn)成本很高且工藝控制困難，因而目前尚不具備高強度和高導(dǎo)電銅合金大規(guī)模生產(chǎn)的條件。
常規(guī)的合金化法生產(chǎn)的高強高導(dǎo)銅合金，雖然其強化效果沒有復(fù)合材料法顯著，但能夠直接與常規(guī)鑄造特別是連續(xù)鑄造技術(shù)相結(jié)合，能夠大幅度降低銅合金的生產(chǎn)成本。合金化法是傳統(tǒng)高強高導(dǎo)銅合金的制備方法，它通過固溶強化、沉淀強化、細晶強化和形變強化等手段來強化銅基體，從而得到高的強度和導(dǎo)電率，適宜規(guī)?；a(chǎn)，但所制備的銅合金強度一般低于500MPa、電導(dǎo)率一般不超過80％IACS；或者電導(dǎo)率高達90％IACS、而強度低于400MPa。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，要求銅合金具有更高的強度和導(dǎo)電率，就必須進一步提高銅基合金的強度的同時，改善其導(dǎo)電性、彌補性能上的不足。通過在二元合金的基礎(chǔ)上，嘗試添加微量的第三組元甚至第四組元的方法，來達到此目的。
就合金化法制備出的銅合金的強化手段說明如下1.固溶強化銅基體中溶入合金元素后，會引起銅晶體點陣畸變，形成應(yīng)力場。該應(yīng)力場與位錯周圍的彈性應(yīng)力場交互作用，造成位錯運動時，要克服溶質(zhì)原子對位錯運動的阻力，從而產(chǎn)生固溶強化效應(yīng)。與此同時，晶體中畸變的晶格點陣對運動電子的散射作用也相應(yīng)加劇。因此，固溶強化對銅的導(dǎo)電性和強度的影響效應(yīng)是矛盾的。合金元素對銅的導(dǎo)電率的影響與固溶元素的種類和數(shù)量有關(guān)微量Ag、Cd、Cr、Zr、Mg對導(dǎo)電性降低較少，而Ti、P、Si、Fe、Co、As、Be、Mn、Al等元素則強烈降低Cu的導(dǎo)電性。
2.細晶強化由Hall-Petch公式可知，晶粒尺寸減小，合金的強度提高。多晶體在受力變形過程中，位錯被晶界阻擋而塞積在晶界外，從而迫使晶粒內(nèi)的滑移而由易到難。此外，停留在晶界處的滑移帶在位錯塞積群的頂部會產(chǎn)生應(yīng)力集中，位錯塞積群可以與外加應(yīng)力發(fā)生作用，當(dāng)這個應(yīng)力大到足以開動近鄰晶粒內(nèi)部的位錯源時，滑移帶才能從一個晶粒傳到下一個晶粒。由于晶界及相鄰晶粒取向不同，從而使材料強化。由于晶體的傳導(dǎo)性能與結(jié)晶取向無關(guān)，晶粒細化僅使晶界增多，因而對銅的導(dǎo)電性能影響很小?？梢栽跐茶T時采取合適的措施或通過合適的熱處理方法獲得細小的晶粒，也可以加入合金元素來細化。如可以加入B或Ti以及稀土(RE)可使銅合金晶粒顯著細化，提高強度，改善韌性，而對銅的導(dǎo)電性影響很小，且RE和B還是優(yōu)良的脫氧劑。
稀土(RE)在金屬中的作用，雖然已有許多相關(guān)研究，但其作用機理至今仍未完善。一般認為，稀土元素的加入，可對合金基體起到凈化和晶粒細化的作用稀土元素有很高的化學(xué)活性，在熔煉過程中易于氫、氧、硫和某些雜質(zhì)結(jié)合形成高熔點化合物并進入渣相，起到脫氫、脫氧、脫硫和除雜的作用，使基體得到凈化，從而使原子間的結(jié)合力增強，合金強度升高；另外，還可與銅中許多可熔雜質(zhì)形成難熔化合物，這些化合物的細微顆粒懸浮于熔體中，成為彌散的結(jié)晶核心，使合金晶粒得到細化，強度也得以提高。稀土元素對基體的凈化作用使合金的導(dǎo)電率有所升高；晶粒細化雖使合金內(nèi)晶界增加，有可能增大對電子的散射幾率，但由于晶體的傳導(dǎo)性能與結(jié)晶取向無關(guān)，晶粒細化僅使晶界增多，因而對銅的導(dǎo)電性能影響很小。
3.冷變形+時效由于冷加工在顯著提高材料強度的同時使材料的導(dǎo)電率大大降低，所以一般冷加工強化方法很少單獨使用，通常是作為時效強化的輔助促進手段，如采用固溶+冷變形+時效或固溶+時效+冷變形工藝。形變強化在提高銅的強度的同時，對導(dǎo)電率略有影響由于形變強化是通過晶體內(nèi)產(chǎn)生位錯、空位而導(dǎo)致晶體缺陷使銅強化，因而銅的導(dǎo)電率有所下降。
時效強化一般是采用低固溶度的合金元素溶入銅基體中，通過高溫固溶處理，合金元素在銅中形成過飽和固溶體，造成銅晶格嚴(yán)重畸變，而使強度提高，導(dǎo)電率降低。經(jīng)時效處理后，大部分的合金元素又從固溶體中析出，形成彌散分布的沉淀相，從而又使合金的導(dǎo)電率迅速恢復(fù)，而這些彌散相有效地阻止了晶界和位錯的滑動，因而使銅合金仍保持較高的強度。經(jīng)典電子理論指出，固溶在銅基體中的原子引起的點陣畸變對電子的散射作用比第二相引起的散射作用強得多，因而時效強化是制備高強度高導(dǎo)銅合金中應(yīng)用最為廣泛的方法。產(chǎn)生時效強化的合金元素應(yīng)具有以下兩個條件一是高溫和低溫時在銅中的固溶度相差較大，可以產(chǎn)生足夠的彌散相；二是室溫時在銅中的固溶度極小，以保持銅基體高的導(dǎo)電性能。這些合金元素一般有Cr、Zr、Be、Fe、Nb等，其中Cr和Zr的時效硬化效果較為強烈，如Cr在固態(tài)銅中最大固溶度在1076℃時可高達0.8％，而在450℃時為0.04％，在室溫時降至0.03％；Zr在固態(tài)銅中最大固溶度在966℃時為0.15％，而在450℃時為0.02％，在室溫時則為0.01％。引入這兩種合金元素的銅合金，在經(jīng)過時效以后，導(dǎo)電率可以恢復(fù)到一個較高水平，所以Cu-Cr、Cu-Zr和Cu-Cr-Zr系合金的發(fā)展最為迅速，其應(yīng)用也最為廣泛。
研制高強高導(dǎo)銅合金的目的是為電力、電器、機械制造等工業(yè)部門提供高質(zhì)量低成本的導(dǎo)電銅材。原位復(fù)合材料等新型高強高導(dǎo)銅材生產(chǎn)成本高昂，工藝控制困難，目前難以實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，仍需進一步深入研究。而常規(guī)合金化法生產(chǎn)高強高導(dǎo)銅合金，雖然其強化效果沒有復(fù)合材料法顯著，但能夠直接與常規(guī)鑄造特別是連續(xù)鑄造技術(shù)相結(jié)合，可大幅度降低銅合金的生產(chǎn)成本，其產(chǎn)品不但可以作為功能材料，且可以作為結(jié)構(gòu)材料，從而仍顯示出強大的生命力。因此要開發(fā)性能好、市場潛力大、成本低、適合規(guī)?；a(chǎn)的高強高導(dǎo)銅合金，常規(guī)的合金化方法是努力的方向。
目前采用常規(guī)合金化法生產(chǎn)并使用的高強高導(dǎo)銅合金仍存在強度和導(dǎo)電性綜合指標(biāo)不高的問題，如強度一般低于550MPa，或者電導(dǎo)率低于80％IACS。如常用的Cu-Ag合金電導(dǎo)率達到96％IACS，而強度在400MPa以下，且高溫下強度的降低很多，合金耐熱性較差；Cu-Cr合金強度能達到500MPa，但導(dǎo)電率一般低于80％IACS。隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，難以滿足目前各領(lǐng)域?qū)︺~合金高強度和高導(dǎo)電性的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高強度和高導(dǎo)電性能的銅合金材料及其制備工藝。使其具有高強度和電導(dǎo)率，同時還具有較高的高溫性能和耐磨性能。
本發(fā)明實現(xiàn)上述目的采取的技術(shù)方案是銅合金材料主要包含有Cu、Cr、Zr和混合稀土元素(Ce+Y)元素，其中各成分的含量是Cr 0.05～0.40wt％，Zr 0.05～0.20wt％，(Ce+Y)≤0.20wt％，余量為Cu。
本發(fā)明制備上述銅合金材料的工藝包括①合金的熔煉②合金的鍛造③合金的固溶④固溶后變形⑤時效處理；其處理工藝如下900～960℃×1h固溶處理(水淬)→30％～45％冷拉拔變形→440～520℃之間0.5～4h時效處理→冷拉拔成型。
上述銅合金材料中Cr的引入主要是其對銅基體具有一定的固溶強化和析出強化作用，其含量為0.05～0.40wt％，其含量低于0.05％則使強化效果減弱，而含量高于0.40wt％則大大降低合金的導(dǎo)電性；Zr的引入主要是考慮其所具有的顯著的時效強化性，其含量為0.05～0.20wt％，Zr含量太高將會大大降低合金的導(dǎo)電性，而含量過低其所具有的強化效應(yīng)不顯著，由此在合金中擬訂Zr為0.05～0.40％；由于稀土元素Ce的加入對提高銅合金的強度有較為顯著的作用；而稀土元素Y的加入對改善銅合金的電導(dǎo)率有益。因而本發(fā)明加入的混合稀土(Ce+Y)既可發(fā)揮微量稀土元素Ce對提高銅合金強度方面的作用，又可以體現(xiàn)微量稀土元素Y對改善銅合金電導(dǎo)率的有益作用，根據(jù)相關(guān)研究成果，其加入量應(yīng)控制在0.20％以下。
所述混合稀土(Ce+Y)采用純稀土稱重進行混合，其配比為Wt％Ce∶Wt％Y＝1∶1左右。
由于決定銅合金高強高導(dǎo)的主要因素是合金的成分以及熱處理工藝(固溶處理、時效處理)。依據(jù)高強高導(dǎo)銅合金的研制思路，如何在保持高的電導(dǎo)率的前提下，盡可能提高材料的強度?；谶@種思路，確定了以析出強化為主的合金系的處理方法，在Cu-Cr合金中引入低固溶度的合金元素，通過高溫固溶處理，合金元素在銅基體中形成過飽和固溶體，強度提高，但電導(dǎo)率降低；時效處理后，過飽和固溶體分解，大量的合金元素以沉淀相析出于銅基體中，而使電導(dǎo)率又快速回升；同時由于時效析出相的彌散強化作用，使強度進一步提高。由于形變強化對材料強度的獨特作用以及對電導(dǎo)率的微小影響，材料最終的成型采用形變強化，以取得強度和導(dǎo)電性的綜合平衡。力圖使該合金的電導(dǎo)率能夠保持在80％～85％IACS以上，而強度達到550MPa以上，甚至超過600MPa，以滿足銅合金高強高導(dǎo)的需要。
以下對本發(fā)明處理工藝進一步詳細說明合金的固溶處理適當(dāng)?shù)臏囟冗M行固溶處理是合金獲得良好性能的關(guān)鍵工藝。提高固溶溫度，延長保溫時間，雖然可使合金元素在Cu基體中固溶度增加，強度提高，但固溶溫度過高，保溫時間過長，將造成合金晶粒粗化，反而降低合金的強度和塑性，造成后續(xù)的冷變形或使用過程中產(chǎn)生裂紋。若固溶溫度過低，則合金元素在合金中的固溶量過少，且成分均勻性差，在隨后的時效過程中還容易產(chǎn)生不連續(xù)的脫溶，從而大大降低合金的時效強化效果。選擇固溶溫度以合金不產(chǎn)生晶粒粗大為前提，提高固溶溫度，保溫一定時間后快冷，保證形成強化相的溶質(zhì)元素在Cu基體中達到最大的固溶度。
本發(fā)明是一種新型時效析出強化型合金。為了獲得較好的析出強化效果，同時可以進一步消除合金內(nèi)偏析，必須選擇適當(dāng)?shù)墓倘軠囟?。將一組尺寸為5mm×φ24mm的Cu-0.36Cr-0.15Zr-0.33Ce-0.41Y合金試樣在850～960℃溫度范圍內(nèi)，間隔20℃分別進行加熱保溫1h，隨后水淬處理，然后測試不同溫度固溶處理后的性能并對其微觀組織進行觀察。
該合金隨著固溶溫度的升高，溶質(zhì)元素在Cu基體內(nèi)溶解度增加，由于其晶格畸變增加及溶質(zhì)原子對位錯“釘扎”作用加強，位錯運動的阻力增大，合金的硬度(強度)升高，隨著合金的晶粒長大而略有降低；電導(dǎo)率也由于溶質(zhì)原子逐步溶入Cu基體中而逐步下降，隨后將隨著合金的晶粒長大而增大。通過對固溶處理后的試樣進行性能測試和微觀組織觀察，從固溶處理的目的來看，可將900～960℃確定為Cu-Cr-Zr-(Ce+Y)合金最佳的固溶處理溫度范圍。
合金的時效處理所述合金的固溶后的變形是指冷拉拔變形，進行分道次拉拔，拉拔變形量約為40％，棒材直徑為φ20mm。而后在箱式電阻爐中進行時效處理，溫度為440～520℃，保溫時間為0.5～4h，空冷。
對合金進行時效處理，其效果取決于合金的成分，時效溫度和時間，過飽和固溶體的分解特性及冷變形度。而對同一成分的過飽和固溶體，時效強化效果主要取決于合金的時效溫度和保溫時間。
當(dāng)保溫時間一定時，時效溫度過高過低都達不到好的強化效果，由于時效過程一般是由過渡相向平衡相轉(zhuǎn)變的過程，時效溫度過低，析出不充分，強化效果差；時效溫度過高，則容易引起原來析出的細小的粒子聚集長大，使析出相與基體完全脫離共格關(guān)系，使合金的強化效果下降，而產(chǎn)生過時效。
一般對時效析出強化型合金來說，時效溫度高，達到時效強化(峰值)的時間就短，但效果比時效溫度低、時間長的合金差，且高溫時效快，很容易產(chǎn)生過時效。所以，通常選擇的溫度要低于最高時效溫度，再適當(dāng)延長保溫時間，通過緩慢時效過程來獲得好的強化效果。
本發(fā)明是屬于析出強化型合金，時效過程中有Cr單質(zhì)及Cu和Zr的化合物析出，且呈均勻分布。合金經(jīng)固溶處理后，處于過飽和狀態(tài)，進行時效處理后，其性能會發(fā)生很大的變化。
合金在440℃以下進行時效的合金經(jīng)過6h的時效硬度仍未見下降，而在480～560℃溫度范圍內(nèi)時效時，初期顯微硬度上升較快，達到峰值后逐漸下降并趨于平緩，且時效溫度越高，達到峰值所需的時間就越短，對應(yīng)的峰值就越低。這是由于在440℃以下時效時，第二相顆粒相對比較穩(wěn)定，不易出現(xiàn)長大趨勢，故硬度未曾下降。而在較高溫度時效時，時效初期基體過飽和度較大，第二相析出速度相應(yīng)較快，使硬度較快上升到峰值，但溫度越高，第二相越容易長大，所以峰值也較低；且隨著時效時間的延長，析出物逐漸長大，顯微硬度隨之緩慢的下降。
隨著時效時間的增加，在各個溫度下，電導(dǎo)率都逐漸增加，而后達到一最大值，且隨著溫度的升高，電導(dǎo)率增加的越快，達到最大值的時間也逐漸縮短。如合金在400℃較低溫度下時效，電導(dǎo)率的變化很緩慢，且經(jīng)過6h長時間的時效仍沒達到最大值，而在560℃的高溫下時效，電導(dǎo)率在時效初期就有明顯提高，并在時效初期15分鐘就可達到最大值。
電導(dǎo)率的變化主要與基體中所含固溶元素的多少有關(guān)，即與過飽和固溶體的分解有關(guān)，而過飽和固溶體的分解的快慢主要受Cr、Zr原子的擴散速度所控制，按照置換固溶體的原子擴散理論，溶質(zhì)原子的擴散主要通過空位的運動來實現(xiàn)的，也就是說溶質(zhì)原子偏聚、析出的數(shù)量和速度受空位的數(shù)量和移動的速度所控制；另一方面，析出相對合金的電導(dǎo)率也有一定的影響。由于時效初期過飽和度大，固溶元素以較快的速度析出，固溶元素含量降低較快，對電子的散射作用大大減弱，所以導(dǎo)電率以較快的速度上升。但隨著時效的進行，基體中固溶元素進一步減少，析出動力減弱，析出速度減慢，故導(dǎo)電率上升趨勢變緩。時效溫度較低時(440℃以下)，溶質(zhì)原子的擴散速度較低，使其電導(dǎo)率上升緩慢。
由以上分析，對于該合金時效處理的溫度可選定為440～520℃，時效時間選定為0.5～4h，能夠獲得較為理想的性能。
變形對固溶態(tài)合金性能的影響將經(jīng)固溶處理的試樣，進行不同變形量的軋制冷變形后，測定合金的硬度和電導(dǎo)率，隨著形變量的增加，合金的顯微硬度逐漸增加，且剛開始增加幅度較大。如變形40％時，硬度由未變形時的87HV增加到112HV，隨后變化較為緩慢；合金的電導(dǎo)率隨著形變量的增大而緩慢減小，其變化的幅度很小，變形80％后電導(dǎo)率降低不到3％IACS。這主要是由于在塑性變形時，位錯增殖，位錯密度增大，使位錯運動阻力增大而使合金硬度升高的。如位錯之間的長程排斥力，交割時產(chǎn)生割階和扭折阻力等等。然而由于形變造成的缺陷對合金電導(dǎo)率的影響較小，所以其電導(dǎo)率隨變形量的變化而變化的很小?？紤]變形量對合金性能的影響確定時效前的變形量在30％～45％之間。
變形對時效合金性能的影響Cu-Cr-Zr-(Ce+Y)合金經(jīng)固溶處理后，其硬度低，塑性高，比較容易進行冷變形加工，使合金內(nèi)部產(chǎn)生晶格畸變，位錯密度明顯增加，由于合金經(jīng)冷變形后，其內(nèi)能也大大增加，為時效析出相提供更多的非自發(fā)晶核和應(yīng)變能，提高過飽和固溶體的分解速度和析出物的密度，得到更為彌散的第二相析出物，能顯著地提高合金的時效強化效果。
將經(jīng)固溶處理的試樣，進行30％～45％變形量的軋制冷變形后，再進行時效處理，合金在440～520℃，時效時間為0.5～4h時，能夠達到電導(dǎo)率和硬度的良好配合。另外合金硬度和電導(dǎo)率的變化規(guī)律與未經(jīng)變形的合金基本類似，但也有區(qū)別在相同溫度下時效，經(jīng)變形的合金達到峰值所需時間也相應(yīng)縮短，且峰值也相對較高。同時，與未變形合金相比，在較高溫度下(560℃)，硬度未出現(xiàn)升高現(xiàn)象，反而出現(xiàn)下降，主要由于合金的再結(jié)晶與析出交互影響所致；在較低溫度下，同樣由于合金的析出與再結(jié)晶的交互作用而使合金硬度變化先降低而后升高，達到最大值后又降低的現(xiàn)象。
按照本發(fā)明的制造工藝所制得的銅合金具有高強度與高導(dǎo)電性兼顧的特點，它克服了其它銅合金高強度與高導(dǎo)電相互矛盾的缺陷，其強度能夠達到500～600MPa以上，電導(dǎo)率仍能保持在80％IACS以上，同時還具有較高的高溫性能和耐磨性能。其使用壽命比常規(guī)的銅合金提高3～5倍，且具有好的抗軟化性能、高的高溫強度和塑性，軟化溫度達到550℃以上；在300℃下強度的降低率小于10％，延伸率在5％以上，同時還具有優(yōu)異的磨損性能，能夠滿足各行各業(yè)對銅合金高強高導(dǎo)的要求，為銅合金的制造業(yè)提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率。本發(fā)明工藝合理、簡單，能夠保證產(chǎn)品質(zhì)量。
具體實施例方式
實施例1本實施例銅合金材料主要包含有Cu、Cr、Zr和微量混合稀土元素(Ce+Y)元素，其中各成分的含量是Cr 0.05wt％，Zr 0.05wt％，(Ce+Y)≤0.20wt％，其余為Cu。
制備上述銅合金材料的工藝包括①合金的熔煉②合金的鍛造③合金的固溶④固溶后變形⑤時效處理。
其中合金的熔煉和鍛造為傳統(tǒng)的工藝，即所述合金的熔煉在ZG-0.01型10kg真空中頻感應(yīng)熔煉爐中熔煉而成(用石墨坩堝)。先將高純陰極銅(純度99.95％)熔化后，而后升溫精煉8分鐘，加入Cr升溫熔煉。在Ar氣的保護下，加入Zr、(Ce+Y)，進行充分?jǐn)嚢韬鬂茶T，冷卻約5分鐘后出爐。澆鑄溫度約為1350℃，澆鑄出的鑄錠直徑83mm，長度約180mm。
所述的合金的鍛造是指先將鑄錠表面進行車加工去皮，直徑約加工到80mm左右，而后將其裝入30kW的箱式電阻爐中隨爐升溫到850℃并保溫2小時，用C41-250型250kg的空氣錘進行鍛造加工。鍛造后的鑄錠直徑約為25mm。
所述的合金的固溶處理是在箱式電阻爐中進行處理，其溫度為900℃，保溫時間為1h，固溶處理后進行水淬。所述的固溶后的變形是指冷拉拔變形，進行分道次拉拔，冷拉拔變形30％。而后在箱式電阻爐中進行時效處理，溫度為440℃，保溫時間為0.5h，空冷。
所述的合金時效后的變形是指先將時效處理后材料進行酸洗，而后進行分道次冷拉拔成型。
實施例2本實施例銅合金材料主要包含有Cu、Cr、Zr和微量混合稀土元素(Ce+Y)元素，其中各成分的含量是Cr 0.15wt％，Zr 0.10wt％，(Ce+Y)≤0.20wt％，其余為Cu。
制備上述銅合金材料的工藝包括①合金的熔煉②合金的鍛造③合金的固溶④圍溶后變形⑤時效處理。
其中合金的熔煉和鍛造同實施例1。
所述的合金的固溶處理是在箱式電阻爐中進行處理，其溫度為930℃，保溫時間為1h，固溶處理后進行水淬。所述的固溶后的變形是指冷拉拔變形，進行分道次拉拔，冷拉拔變形40％。而后在箱式電阻爐中進行時效處理，溫度為490℃，保溫時間為2h，空冷。
所述的合金時效后的變形同實施例1實施例3本實施例銅合金材料主要包含有Cu、Cr、Zr和微量混合稀土元素(Ce+Y)元素，其中各成分的含量是Cr0.40wt％，Zr0.20wt％，(Ce+Y)≤0.20wt％，其余為Cu。
制備上述銅合金材料的工藝包括①合金的熔煉②合金的鍛造③合金的固溶④固溶后變形⑤時效處理。
其中合金的熔煉和鍛造同實施例1。
所述合金的固溶處理是在箱式電阻爐中進行處理，其溫度為960℃，保溫時間為1h，固溶處理后進行水淬。所述的固溶后的變形是指冷拉拔變形，進行分道次拉拔，冷拉拔變形45％。而后在箱式電阻爐中進行時效處理，溫度為520℃，保溫時間為4h，空冷。
所述的合金時效后的變形同實施例1。
權(quán)利要求
1.一種具備高強度和高導(dǎo)電性能的銅合金材料，其特征在于所述的銅合金材料主要包含有Cu、Cr、Zr和混合稀土元素(Ce+Y)元素，其中各成分的含量是Cr 0.05～0.40wt％，Zr 0.05～0.20wt％，(Ce+Y)≤0.20wt％，余量為Cu。
2.一種制備權(quán)利要求1所述的銅合金材料的制備工藝，其特征在于其工藝包括①合金的熔煉②合金的鍛造③合金的固溶④固溶后變形⑤時效處理；其處理工藝如下900～960℃×1h固溶處理(水淬)→30％～45％冷拉拔變形→440～520℃之間0.5～4h時效處理→冷拉拔成型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備高強度和高導(dǎo)電性能的銅合金材料，其特征在于所述混合稀土(Ce+Y)采用純稀土稱重進行混合，其配比為Wt％Ce∶Wt％Y＝1∶1。
全文摘要
本發(fā)明公開的高強度和高導(dǎo)電等性能的銅合金材料主要包含有Cu、Cr、Zr和混合稀土元素(Ce+Y)元素，各成分的含量是Cr0.05～0.40wt％，Zr0.05～0.20wt％，(Ce+Y)≤0.20wt％，余量為Cu。其處理工藝如下900～960℃×1h固溶處理(水淬)→30％～45％冷拉拔變形→440～520℃時效處理0.5～4h→冷拉拔成型。其制得的銅合金具有高強度與高導(dǎo)電性兼顧的特點，其強度能夠達到500～600MPa以上，電導(dǎo)率仍能保持在80％IACS以上，同時還具有較高的高溫性能和耐磨性能。其使用壽命比常規(guī)的銅合金提高3～5倍，且具有好的抗軟化性能、高的高溫強度和塑性。軟化溫度達到550℃以上；在300℃下強度的降低率小于10％，延伸率在5％以上，同時還具有優(yōu)異的抗磨損性能。
文檔編號C22F1/08GK1818109SQ20061001752
公開日2006年8月16日 申請日期2006年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月14日
發(fā)明者劉平, 劉勇, 田保紅, 任鳳章 申請人:河南科技大學(xué)