[发明专利]一种Al2O3弥散强化铜合金棒材的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铜基复合材料领域，特别涉及一种Al₂O₃弥散强化铜合金棒材的制备方法。

背景技术

退火态纯铜导电性虽高(98～102％IACS)，但强度太低(σ_0.2仅40MPa)，由于其屈服强度低，使无氧铜很容易变形。近年来发展的高导铜合金如Cu-Zr，Cu-B，Cu-Ag等，导电率可达98％IACS以上，但经高温退火稳定化处理后，σ_0.2只能达到80Mpa，屈服强度较低，影响其在工业上的应用。沉淀强化型铜合金，如Cu-Cr-Zr、Cu-Ni-Si、Cu-Fe-P等，在冷加工时效态下强度指标虽可达到σ_b＝500MPa，σ_0.2＝450MPa，但导电率偏低，仅为75％IACS左右，该合金经高温退火稳定性处理后，强度和导电率均急剧下降，只能达到σ_b＝280MPa，σ_0.2＝80MPa，导电率为60％IACS左右。铍青铜、普通黄铜、青铜等电导率多在10～50％IACS左右。弥散强化铜合金是一类具有高强度、高导电、抗高温退火软化特性的铜合金，Cu-Al₂O₃合金是其重要的一类。正是由于具有这些优异特性，Cu-Al₂O₃合金适于受控热核反应热沉部件的制造，还特别适合于微波管栅网、惯性仪表传感器、粒子加速器等高精密件等应用。

Cu-Al₂O₃合金的生产方法主要有内氧化法，内氧化法的要点是将Cu-Al合金放在氧化性气氛中氧化，合金高纯化技术可使弥散铜合金在保持高强度、抗退火软化的前提下，大幅度提高其导电性。国内外已公开了一些Cu-Al₂O₃合金的制备技术，其中典型的专利有：US5,551,970，US5071618，JP8109422-A，EP364295-A，US4315777，CN1563447-A，JP7062467-A等。这些专利公开的方法可归纳如下：将Cu-Al合金粉末和Cu₂O(氧化剂)粉末按生成Al₂O₃所需化学比混合，以粉末状态装入容器中于850℃～950℃保温0.5～1h，利用Cu₂O放出氧来使Cu-Al合金粉末内氧化成Cu-Al₂O₃粉末，再经800℃～900℃1h氢气还原除去Cu-Al₂O₃粉末或粉末坯锭中的残留氧。专利JP7062467-A提出的方法是将铜的氧化物粉末和Al₂O₃粒子粉末进行球磨混合，在400℃还原气氛中加脱氧组元C或B，还原铜的氧化物，然后压型、烧结制备Cu-Al₂O₃合金，专利JP8109422-A也提出了类似的方法。在上述各方法中，Cu-Al₂O₃合金粉末或粉末坯锭经热挤压等后续工序加工成致密的Cu-Al₂O₃合金材料。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种具有高强度、高导电、抗退火、无磁、电导率高于98％IACS的Al₂O₃弥散强化铜合金棒材的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种Al₂O₃弥散强化铜合金棒材的制备方法，包括如下步骤：采用Cu-Al合金粉末，其中Al的质量百分比为0.6-0.7％，粉末粒度为-200目，将该Cu-Al合金粉末与占该粉末重量1.2-1.4％的CuO粉末混合，装入不锈钢密闭容器内密封，抽真空至10^-2Pa，加热到约820-840℃进行内氧化约10-12小时，然后将内氧化后的合金粉破碎、筛分，于氢气还原炉内还原，还原温度约820℃-840℃，时间约2-3小时；得Cu-Al₂O₃合金粉；然后将该合金粉末装入紫铜皮包套，包套厚度约0.5-1mm，真空封焊，然后进行热挤压处理，热挤压温度为约955℃-965℃；冷却后进行车削加工去除表面的紫铜皮，获得Al₂O₃弥散强化铜合金棒材。