[发明专利]一种Cu-Cr-Nb合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种Cu‑Cr‑Nb合金的制备方法,具体为：将Cr‑Nb中间合金、Cr粒和Cu块放置在坩埚中，在有氩气保护的感应熔炼炉中进行熔炼，得到Cu‑Cr‑Nb合金锭；将Cu‑Cr‑Nb合金锭放入热处理炉中进行固溶、时效热处理，经机械加工，得到Cu‑Cr‑Nb合金成品。本发明将Nb元素引入Cu‑Cr合金中，可以显著提高Cu‑Cr合金的性能。一方面，Nb元素在凝固过程中产生成分过冷，可以细化合金组织，起到细晶强化的作用；另一方面，在时效过程中析出Cr相和Laves相Cr₂Nb，形成双相强化Cu合金，可大幅度提高合金的导电率、硬度和热稳定性。

技术领域

本发明属于铜合金制备技术领域，涉及一种Cu-Cr-Nb合金的制备方法。

背景技术

Cu-Cr合金是一种具有良好的导电、导热性和较高强度的铜合金，广泛应用于集成电路引线框架材料、电气化铁路接触线、触头材料、连铸结晶器等领域。随着现代电力工业的快速发展，对Cu-Cr合金的性能提出了更高的要求。高速化和重载化要求电气化铁路接触线具有高强度、高导电性能的同时，也能够具有较高的软化温度，以承受大电流、高速接触摩擦等原因引起的局部过热，避免接触线软化而降低其使用性能。引线框架作为芯片的机械支撑和导电载体，在封装过程需承受短时高温，在运行过程中会由于发热量大而造成引线框架材料机械性能下降。因此，对铜合金提出更加严格的要求，不仅要求其机械性能好，而且导电性能和抗软化性能也必须处在一个较高的水平。

Cu-Cr合金强度的提高主要依赖于Cr相的析出，对铜合金性能的提升十分有限，尤其是高温稳定性。根据Cu-Cr、Cu-Nb相图可以发现，Cr、Nb元素在铜中固溶度对温度非常敏感，具有典型的沉淀强化效应。Cu-Cr-Nb合金将是一种以Cr相和Cr₂Nb相双相强化的弥散强化铜合金。其中Laves相Cr₂Nb具有高熔点、低密度、优良的抗蠕变能力等优点，使得合金在高温下具有优异的微观结构稳定性，解决了Cu-Cr合金高温稳定性较差的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种Cu-Cr-Nb合金的制备方法，用以在保证导电率的基础上获得具有较高强度、热稳定性的铜合金。

本发明所采用的技术方案是，一种Cu-Cr-Nb合金的制备方法，具体按以下步骤实施：

步骤1，将Cr-Nb中间合金、Cr粒和Cu块放置在坩埚中，在有氩气保护的感应熔炼炉中进行熔炼，得到Cu-Cr-Nb合金锭；

步骤2，将步骤1中得到的Cu-Cr-Nb合金锭放入热处理炉中进行固溶、时效热处理，经机械加工，得到Cu-Cr-Nb合金成品。

本发明的特点还在于，

步骤1中Cr-Nb中间合金中Nb含量为15～75wt％，余量为Cr。

Cr-Nb中间合金通过将打磨干净的Cr块、Nb块在真空电弧熔炼炉中熔炼得到。

熔炼时按照Nb块在上、Cr粒在下的顺序放置原材料，熔炼过程中控制电流在250～350安培，反复熔炼3～5次，每次1.5～2min。

步骤1中熔炼过程中控制真空感应炉抽真空在4×10^-3Pa以上，首先将合金加热至1050～1150℃，保温3～5min；再升温至1350～1500℃，保温18～30min；最后随炉冷却。

步骤2中固溶处理温度为850～1000℃，保温时间为0.5～2h，水淬。

步骤2中时效温度为400～560℃，保温时间为3～5h。

步骤2制得的Cu-Cr-Nb合金中，按照质量百分比：Cr 0.5％～1.2％，Nb 0.1～0.5％，余量为Cu，以上质量百分比之和为100％。