[发明专利]高强度高导电铜合金纳米相析出工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于铜合金加工技术领域，特别是涉及一种高强度高导电铜合金纳米相析出的工艺方法。

背景技术

高强度高导电铜合金在航空航天、高速列车、电子信息等行业有着广泛的应用，是高端铜合金的主要发展方向之一，因其良好的综合性能广泛应用于电子电路、高压输电、新武器研究等领域。目前高强度高导电铜合金材料的应用集中在高速列车接触线、集成线路用引线框架等多个方面，未来在核电用端环、电磁发射用导轨、航空发动机等方面有着巨大的应用潜力。随着我国高速铁路、远程输电等行业的发展，国内对高强度高导电铜合金的需求也会越来越多。目前国内对高强度高导电铜合金的需求主要依赖进口。

高强度高导电铜合金抗拉强度在500～600MPa之间，导电率一般≥50％IACS，是一种良好的物理性能和力学性能同时兼具的功能性材料。随着铜合金强度提高，其导电率会有所下降，该类铜合金的强度和导电率两者是一对矛盾的存在，在制造技术上有很大难度。研发高强度高导电铜合金需要从铜合金成分设计、制造工艺设计等多方面进行技术研究创新。通过一定的工艺技术方法，是铜合金内的合金相细化，呈纳米相状态析出，可起到细化基体晶粒、减小机体内应力集中、提高基体强度的作用。因此开展铜合金纳米想析出工艺研究，是高强度高导电铜合金研发主要工作之一。

一般情况下铜合金的基体强度与导电率存在着相互矛盾关系，这与传统的铜合金成分及制造工艺过程有关。传统的制式铜合金无论是成分设计还是制造工艺设计，几乎都是以提高强度为主，并没有注重铜合金导电能力的提高，而用户对铜合金导电能力也没有过高的需求(抗拉强度R_m 350MPa，导电率50％IACS)。市场上常见的导电用铜型材虽有高的导电率需求(导电率≥90％IACS)，其抗拉强度要求却很低(300MPa)，一般的纯铜材料或高纯度的铜合金材料就能满足要求。目前高端的高强度高导电铜合金要求其强度大于550MPa的同时，其基体导电率大于≥80％IACS。传统的铜合金加工工艺，冷加工变形量较大，能够提高铜合金强度，但容易造成铜合金基体内部形成大量的位错，产生内应力。变形量越大、产生位错越多，内应力也越大，而位错和内应力的增多会增加铜合金基体导电时的电阻，降低导电能力，根本无法同时满足高强度和高导电的性能要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的提供一种高强度高导电铜合金纳米相析出工艺。

一种高强度高导电铜合金纳米相析出工艺，包括如下步骤；

1)毛坯准备：

制备毛坯的原料，以熔炼100kg铜合金计，包括：纯铜块100-105kg、金属铬1-1.2kg、金属镍0.2-0.3kg、金属锌0.1-0.2kg、金属银2.0-2.5kg、CuBe(Be10％)合金1-1.2kg、CuSi(Si10％)合金0.6-1.0kg；

制备毛坯的工艺：按上述比例分别称取原料重量的80-90％，混合后放入中频感应炉内，在1200℃下熔炼，经精炼、除渣后取样做炉前分析，根据分析结果，利用剩余的原料调整化学成分，直至成分合格为止。然后在1130℃下静置除气5min，浇铸，锯切断料，制成长度为600mm、车外圆为的铜合金毛坯；

2)感应加热：

将步骤1)制备的毛坯置于感应器内部，接通中频感应电源和感应器，加热到固溶温度950℃-1000℃，并保温10-12min；(感应加热使毛坯内部产生涡流，实现对毛坯的加热，目的是让合金元素在高温下充分溶解到铜晶格中，为余热固溶打好基础。)

3)热挤压：

将步骤2)经感应加热后的毛坯放入热挤压机的模腔内，挤压机从模腔一端施加压力2500t，毛坯料从另一端按模具形状挤出，制成铜合金半制品；

4)余热固溶：

将步骤3)的铜合金半制品立即投入冷却水中快速冷却，完成铜合金的固溶处理。(通过余热固溶，使合金元素来不及从铜晶格中析出，在铜合金基体内部形成过饱和的固溶体，为步骤5)时效处理时合金元素呈纳米状态析出做好组织准备。)

5)分梯次冷加工和时效处理：