[发明专利]一种放电等离子烧结制备高强高导铜合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种放电等离子烧结制备高强高导铜合金的方法，属于粉末冶金材料制备领域。

背景技术

高强高导铜合金具有较高的导电导热性能、强度和低周热疲劳性能[J S Andrus,R G Bordeau.NASA CR 187207(1992)1-184]，在航空航天结构、高磁场脉冲电极、集成电路引线框架、电阻焊电极等方面具有广泛应用前景[S C Krishna,K T Tharian,B Pant,et al.J Mater Eng Perform 22(2013)3884-3889；J Lyubimova,J Freudenberger,C Mickel,et al.Mater Sci Eng:A,527(2010)606-613]。但是，铜合金的强度与电导率之间是一对矛盾，提高电导率会使强度降低，或提高强度会使电导率降低。

目前，高强高导铜合金主要采用熔炼铸造方法制备。即首先通过真空熔炼、铸造制备合金铸锭，并进行均匀化处理，然后进行固溶处理，获得固溶体组织，再经过轧制/锻压、时效处理得到所需的铜合金。该方法制备工艺路线较长，制备的合金或电导率高但强度较低，或强度较高但电导率较低。宋练鹏等人[宋练鹏、孙伟、尹志民，Ag和Zr对Cu-Ag-Zr合金组织和性能的影响，金属热处理，31(2006)：46-48]采用此方法制备的Cu-3Ag-0.2Zr合金，其电导率水平较高，达到87％IACS，但是强度较低。

针对上述问题，Coddet等人[P Coddet,C Verdy,C Coddet,et al.Surf Coat Technol 232(2013)652-657]采用真空等离子喷涂(VPS)工艺制备了NARloy-Z合金，其抗拉强度可以达到600MPa；Lyubimova等人[J Lyubimova,J Freudenberger,C Mickel,et al.Mater Sci Eng:A,527(2010)606-613]对Cu-Ag-Zr合金进行复杂的大塑性变形与热处理加工，来提高合金的力学性能，所制备的合金抗拉强度达到1200MPa。这些方法制备的铜合金强度较高，但是均未报道导电率数据，通常其电导率水平都较低，限制了该合金的应用。

总之，现有制备高强高导铜合金所用方法存在技术路线长、工艺复杂，耗费时间久等不足，无法满足高强高导铜合金需要同时提高强度和电导率的要求。本发明提供了一种能够使铜银锆合金的抗拉强度和电导率同时得到有效提高，且工艺简单的制备方法。

发明内容

本发明针对现有制备高强高导铜合金所用方法存在的不足，提供一种效率高、工艺简单的制备方法。

本发明一种放电等离子烧结制备高强高导铜合金的方法，包括下述步骤：以Cu-Ag-Zr合金粉末为原料，通过放电等离子烧结，得到成品；所述放电等离子烧结时，控制烧结温度为600-800℃、烧结时间为1-10min、烧结压力为30-50MPa。

本发明一种放电等离子烧结制备高强高导铜合金的方法，所述Cu-Ag-Zr合金粉末的粒度小于等于150μm，优选为小于等于75μm、进一步优选为75μm。

本发明一种放电等离子烧结制备高强高导铜合金的方法，所述Cu-Ag-Zr合金粉末是通过气雾化法制备的。

本发明一种放电等离子烧结制备高强高导铜合金的方法，所述Cu-Ag-Zr合金粉末以质量百分比计包括下述组分：

Ag：3-7％；

Zr：0.1-0.5％；

余量为Cu。

本发明一种放电等离子烧结制备高强高导铜合金的方法，所述Cu-Ag-Zr合金粉末以质量百分比计包括下述组分：

Ag：3-5％；

Zr：0.3-0.5％；

余量为Cu。

本发明一种放电等离子烧结制备高强高导铜合金的方法，包括下述步骤：以Cu-Ag-Zr合金粉末为原料，将原料置于放电等离子烧结设备中，以80-120K/min的升温速率升温至600-800℃、优选为650-800℃、进一步优选为750-800℃后，保温时间1-10min、优选为2-8min、进一步优选为2-6min，得到成品；烧结时，控制烧结压力30-50MPa。

本发明一种放电等离子烧结制备高强高导铜合金的方法，所得成品的致密度大于等于96.9％。

本发明一种放电等离子烧结制备高强高导铜合金的方法，所得成品的室温抗拉强度达到335MPa以上。