[发明专利]一种Cu-Ag多芯复合线材的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属基复合材料加工领域，具体涉及一种Cu-Ag多芯复合线材的制备方法。

背景技术

高强高导铜合金材料是集优良物理性能和力学性能的有色金属材料，其中形变铜基复合材料是高强高导铜合金的研究热点和发展方向之一，其突出的特点是有超高的强度和良好的电导率，广泛的用于高脉冲磁场线圈、转换开关、电接触器、引线框架、电车及电力火车导线等器件。随着铜基复合材料应用领域的不断扩大及其消耗量的迅速增长，这种材料已逐渐受到高度关注。

脉冲磁体是实现60T以上高磁场的唯一手段，可为物理、生物和材料领域的研究提供基础平台，尤其是非破坏性脉冲磁体，可重复性较好且成本较低，广泛用于各类研究机构。但非破坏性脉冲磁体对导体材料有很高的要求，要求材料具有很高的强度用来抵抗磁场产生的洛仑兹力，具有良好的导电性以减少焦耳热效应，具有良好的延展性以便于绕制小内径线圈。

目前，用于脉冲磁体的导体材料主要是Cu-Nb、Cu-Ag复合材料，Cu-Nb复合材料主要是原位法制备技术，但这种加工技术有一定的局限性，在合金铸造过程中，可能引起增强体分布的不均匀性，造成基体污染，同时由于增强体的不连续分布，限制了材料导电性的提高。Cu-Ag复合材料目前主要采用的是传统的Cu-Ag合金熔炼、锻造、拉拔和轧制等手段获得，该方法需要严格控制材料的铸造工艺、合金成分和加工参数，且由于材料经历的加工真应变有限（一般真应变小于9），材料强度无法得到极大的提升。而且由于在Cu基体中添加的导电性能优异的Ag单质经过塑性变形形成了非连续Ag纤维以及Cu-Ag合金中沉淀相的出现均影响了材料的电导特性，从而导致材料导电率相对降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种Cu-Ag多芯复合线材的制备方法。本发明制备的Cu-Ag多芯复合线材具有上亿芯的连续Ag芯丝和较高的真应变，满足了脉冲磁体对复合线材高强度、高导电率的需求。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种Cu-Ag多芯复合线材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将纯Ag棒、无氧铜包套分别进行清洗和烘干，再把纯Ag棒装入无氧铜包套中，得到Cu-Ag复合包套；

步骤二、采用真空电子束焊将Cu-Ag复合包套两端封焊，将封焊后的Cu-Ag复合包套在温度为500℃～700℃的条件下保温1.5h～3h后保持挤压比为9～20进行挤压，得到单芯复合棒；

步骤三、采用拉拔设备将步骤二中的单芯复合棒进行多道次拉拔得到横截面为正六边形的单芯复合线材，所述横截面正六边形的对边距为2.0mm～3.0mm，当被拉拔的单芯复合棒横截面积＞20mm²时，采用10%～20%的道次加工率，当被拉拔的单芯复合棒横截面积≤20mm²后，采用7%～10%的道次加工率，拉拔加工过程中进行两次用于消除单芯复合棒内部残余应力的真空退火处理，拉拔的总加工率为80%～88%时，进行第一次真空退火处理，拉拔的总加工率为90%～95%时，进行第二次真空退火处理；

步骤四、采用常规方法将步骤三中所述单芯复合线材依次进行矫直，定尺，截断，酸洗，烘干；

步骤五、将n根步骤四中烘干后的单芯复合线材集束装入新的无氧铜包套中，重复步骤二、步骤三和步骤四，得到横截面为正六边形的多芯复合线材一；

步骤六、将n根步骤五中的多芯复合线材一集束装入新的无氧铜包套中，重复步骤二、步骤三和步骤四，得到横截面为正六边形的多芯复合线材二；

步骤七、将n根步骤六中的多芯复合线材二集束装入新的无氧铜包套中，重复步骤二、步骤三得到横截面为正六边形的Cu-Ag多芯复合线材；

所述步骤五、步骤六和步骤七中的n相等且均为500～630，所述Cu-Ag多芯复合线材的芯数为n³，所述Cu-Ag多芯复合线材中Ag的体积百分含量为18%～24%，余量为Cu。

上述步骤一中纯Ag棒的质量纯度≥99.9%。

上述步骤三中真空退火的具体工艺为：将拉拔过程中的单芯复合棒置于温度为650℃～750℃的真空退火炉中，保温时间8h～12h，保持真空退火炉的真空度在10^-3Pa以上。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明工艺简单、流程短、制备成本低避免了Cu-Ag合金的熔炼工艺带来的额外成本和加工周期，仅通过多次的多芯集束组装实现了Ag芯丝的细化，并结合扩散热处理形成良好的Cu/Ag界面结合效果。