[发明专利]一种高强度高导电率Cu‑Ag‑Fe合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有色金属合金技术领域，特别涉及一种高强度高导电率Cu-Ag-Fe合金的制备方法。

背景技术

高强度高导电率Cu-Ag合金主要用作接触线、集成电路引线框架材料、高脉冲磁体线圈导线材料等，是一种重要的结构功能材料。但是由于金属Ag的价格昂贵，致使Cu-Ag合金生产成本较高。同时，同为面心立方的Cu和Ag，在形变时滑移系类似，位错增殖有限，限制其强度的进一步提高。Cu-Ag合金的强度与导电性与从Cu中析出的纳米Ag相的间距和大小密切相关。因此，在不增加成本的前提下，研究开发进一步提高Cu-Ag合金性能的方法受到关注。

中国发明专利02110785.8公开了一种复相纤维强化Cu-Ag合金及其制备工艺，采用特定的熔炼、冷拉拔及中间热处理技术，使合金达到了800～1150MPa的高强度和60％～80％IACS的电导率。中国发明专利201010563335.6公开了一种利用磁场制备原位形变Cu-Ag复合材料的方法，采用施加磁场对6～25wt％Ag含量的Cu-Ag合金进行凝固、均匀化以及时效处理，并且配合多次拉拔变形，使合金的强度和导电率分别达到550MPa和65％IACS以上。Hong(Acta Metallurgica，1998，46：4111；Materials Science and Engineering A，1999，264：151)公布了Cu-24％合金性能随最终热处理温度的关系，可以控制强度和导电性能的匹配。中国发明专利201010114104.7提供了一种在凝固阶段施加交流磁场，细化Fe枝晶，减小Fe偏析，实现Cu-Fe形变原位复合材料凝固的控制，同时结合热锻或热轧预变形、固溶处理、冷轧以及磁场控制时效工艺，使得材料的强度达到700～920MPa，导电率达到54％～60％IACS。中国发明专利200510026596.3中，公开了一种Cu-Fe-Ag原位复合材料的制备方法，通过固溶时效处理与冷拉拔配合工艺使材料的强度达到1000～1500MPa，导电率为60～70％IACS，这种工艺是利用固溶处理结合冷拉拔技术提高材料的强度和导电率。Huang(Metals and Materials International，2013，19：225-230)报道了形变和均匀化热处理对Cu-6wt％Ag-(2-6)wt％Fe三元合金性能的影响。多元微合金化是高强度高导电性铜合金的重要方向。体心立方结构的Fe弹性模量为211.4GPa，比Cu的弹性模量129.8GPa和Ag的弹性模量82.7GPa都高，在变形过程中，体心立方结构的Fe元素呈现<110>织构，而面心立方的Cu和Ag元素呈现<001>和<111>的混合织构，其中<001>为择优取向织构。Fe的添加能够产生形变界面，起到界面强化。同时Fe的纳米析出会增强析出强化，而且由于Fe的固溶会影响Ag的析出，同时降低合金成本。

综上，在已有的文献中并没有涉及交变磁场或稳恒磁场作用下Cu-Ag-Fe三元合金的均匀化、退火等热处理工艺的报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的问题，提出一种高强度高导电率Cu-Ag-Fe合金的制备方法，本方法利用电磁场、形变配合热处理制备Cu-Ag-Fe合金，不仅保留了Cu-Ag合金优良的导电性，并且提高了合金强度，降低了合金原料成本。

本发明的高强度高导电率Cu-Ag-Fe合金的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，制备铸态Cu-Ag-Fe母合金：

将Cu-Ag-Fe合金原料按配比熔炼，在1000～1300℃浇注制得铸态Cu-Ag-Fe母合金；

步骤2，交变磁场作用下Cu-Ag-Fe合金的凝固：

将铸态Cu-Ag-Fe母合金，置于0.1～1T交变磁场中心位置，加热至1000～1300℃，保温5～30分钟，然后快速冷却，获得凝固态Cu-Ag-Fe合金；

步骤3，稳恒磁场作用下合金的均匀化处理：

将凝固态Cu-Ag-Fe合金，置于0.1～30T的稳恒磁场中心位置，加热至760～800℃，保温4～24小时，然后随炉缓慢冷却到室温；

步骤4，预变形：

将均匀化处理后的Cu-Ag-Fe合金，进行预变形处理，预变形的总减面率为0.3～0.7；

步骤5，中间退火热处理：

将预变形后的Cu-Ag-Fe合金，置于真空热处理炉中，加热至350～550℃，保温0.5～24小时，然后随炉缓慢冷却至室温；

步骤6，再变形：