[发明专利]一种Cu-Ta多芯复合线材的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属合金材料加工技术领域，具体涉及一种Cu-Ta多芯复合线材的制备方法。

背景技术

高强高导铜基复合材料是集优良物理性能和力学性能为一身的有色金属材料，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，如Cu-Ag、Cu-Nb、Cu-Cr、Cu-Zr以及Cu-Ta等复合材料相继被研究和制备出来，被广泛的用于高脉冲磁场导体材料、转换开关、电接触器、引线框架及电子器件等。随着铜基复合材料应用领域的不断拓宽及其消耗量的迅速增长，Cu基复合材料越来越受到人们的高度关注。

金属钽及其合金具有高密度、高熔点、极耐腐蚀性、热膨胀系数小、优异的高温强度、同时又极富延展性，越来越受到人们的重视，被用于制作电子器件、电容器等。由于金属钽的优异特性，人们希望通过制备出性能更加优异的Cu-Ta合金材料，来拓展和拓宽其应用领域，因为随着高脉冲磁场的持续发展，对所需导体材料的性能要求将更高，所以制备出性能更加优异的Cu-Ta复合材料具有现实意义。

目前，用于脉冲磁体的导体材料主要是Cu-Nb微观复合材料，Cu-Nb复合材料是以铜为基体，Nb芯丝为增强体，采用集束拉拔技术，通过多次复合、多道次拉拔及热处理技术获得连续纳米Nb纤维。采用该方法制备的Cu-Nb微观复合材料已经达到加工极限，材料的强度无法再得到进一步提升，强度一般在800MPa～1000MPa之间。目前实现芯丝尺寸细化和界面相对增多是提升材料性能的必由之路。相比金属Nb，Ta金属极富延展性，通过集束拉拔制备的Cu-Ta微观复合材料更易细化，且金属Ta的硬化效果异常明显，加工后的强化效果明显高于Nb，因此制备出强度更高的Cu-Ta微观复合材料具有重要的现实意义，随着高脉冲磁场的进一步发展，Cu-Ta微观复合材料逐步替代Cu-Nb微观复合材料应用于高脉冲磁场将成为一种必然的趋势。

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-Ta多芯复合线材的制备方法。该方法通过多次的集束组装实现了一种含有亿芯连续纳米高强度Ta纤维的复合线材，芯丝平均尺寸为几十个纳米左右，并结合热处理形成良好Cu/Ta界面结合效果。制备的Cu-Ta多芯复合线材呈现出独特的性质，如极高的抗腐蚀性、极富延展性、热膨胀系数小、极高的强度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种Cu-Ta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、用真空电子束焊将无氧铜包套一端封焊，然后将钽棒竖直装入无氧铜包套中，再采用真空电子束焊将装有钽棒的无氧铜包套另一端封焊，得到Cu-Ta单芯复合包套；所述Cu-Ta单芯复合包套中钽的质量百分含量为82.8%～96.2%，余量为铜；

步骤二、将步骤一中所述Cu-Ta单芯复合包套在温度为700℃～750℃的条件下保温2h～4h，然后在6～7的挤压比下进行热挤压，得到Cu-Ta单芯复合棒；

步骤三、对步骤二中所述Cu-Ta单芯复合棒进行多道次拉拔，得到横截面为正六边形的Cu-Ta单芯复合线材；所述正六边形的对边距为2.0mm～3.0mm；所述拉拔过程中：当Cu-Ta单芯复合棒的直径＞10mm时，拉拔的道次加工率为9%～15%；当Cu-Ta单芯复合棒的直径≤10mm时，拉拔的道次加工率为5%～8%；所述拉拔过程中：当Cu-Ta单芯复合棒的直径为13mm～15mm、8mm～10mm和5mm～7mm时分别进行一次真空退火处理；

步骤四、将步骤三中所述Cu-Ta单芯复合线材依次进行矫直，定尺，截断，酸洗和烘干；

步骤五、将n根步骤四中烘干后的Cu-Ta单芯复合线材集束装入第一无氧铜包套中，重复步骤二、步骤三和步骤四，得到横截面为正六边形的第一Cu-Ta多芯复合线材；

步骤六、将n根步骤五中所述第一Cu-Ta多芯复合线材集束装入第二无氧铜包套中，重复步骤二、步骤三和步骤四，得到横截面为正六边形的第二Cu-Ta多芯复合线材；

步骤七、将n根步骤六中所述第二Cu-Ta多芯复合线材集束装入第三无氧铜包套中，在温度为700℃～750℃的条件下保温2h～4h，然后在6～7的挤压比下进行热挤压，得到Cu-Ta多芯复合棒；