[发明专利]一种原位Ni3Ti增强的铜合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种原位Ni₃Ti增强的铜合金及其制备方法，属于新型金属的生产技术领域。该合金由铜、镍和钛三种原料通过熔炼获得，其中钛元素的原子百分比在0.5～2％之间，镍元素的原子百分比大于等于3倍的钛元素原子百分比。其制备方法是：首先通过电弧熔炼得到铜合金铸锭；将铸锭在500～650℃之间锻造，使之成为棒状；之后通过200～400℃温度下热拔得到较粗丝材，在经室温冷拔得到细丝；最后将细丝在150～550℃之间退火，得到最终丝材。Ni₃Ti的加入不但显著提高铜合金的强度和硬度，而且对耐磨性和耐蚀性有一定的提高。本发明可得到高强度高电导率的铜合金丝材，可广泛应用于电力输送、通讯电缆、机械设备制造等领域。

技术领域

本发明属于新型金属的生产技术领域，具体涉及铜合金及铜基复合材料，特别涉及一种Ni₃Ti金属间化合物增强的铜合金或铜基复合材料。

背景技术

铜合金及铜基复合材料具有良好的导电性，因而广泛应用于电力输送、通讯电缆、机械设备制造等领域。纯铜由于强度低而应用受限。铜合金的增强手段主要通过添加细小的第二相粒子(例如TiB₂、Al₂O₃、SiC、TiC等)。大多颗粒增强采用的是离位方法，即先通过制造铜和第二相粉末，在经混合、压制、烧结最终得到块状材料。这种方法很难使第二相分布均匀，且第二相颗粒尺寸较大，使增强效果降低。

Ni₃Ti作为一种金属间化合物，经常被用来增强Fe、Ni等合金，但还未被用作增强铜合金。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种原位Ni₃Ti增强的铜合金或铜基复合材料及其制造方法。

本发明是通过以下技术方案予以实现的。

本发明通过熔炼铜、镍和钛金属原料，其中钛的原子百分比为0.5～2％，从而得到原位Ni₃Ti增强的铜合金，其中Ni₃Ti含量为2～8体积％。即，本发明铜合金的特征在于：通过熔炼和铸造的方法得到原位Ni₃Ti增强的铜合金。其中Ni₃Ti可以通过共晶反应获得，也可以通过时效析出获得。Ni₃Ti的体积百分含量主要由熔炼过程中加入的钛元素原子百分比计算得出，即若加入钛元素的原子百分比为1％，所得的Ni₃Ti的体积百分含量约为4％。熔炼时所加入的镍元素原子百分含量应大于等于3倍的钛元素的原子百分比。

合金丝材的制造方法：首先按照上述元素原子百分比配料后混合，通过电弧熔炼得到铜合金铸锭；接着将铸锭在500～650℃之间锻造，使之成为棒状；之后通过200～400℃温度下热拔得到较粗丝材，在经室温冷拔得到细丝；最后将细丝在150～550℃之间退火，得到最终丝材。

本发明的科学原理：

Ni₃Ti具有高硬度、高耐磨性，除此之外，Ni₃Ti还可以产生一定量的塑性变形。在相图中铜与Ni₃Ti可发生共晶反应，从而得到原位复合材料，因此Ni₃Ti可作为Cu的原位增强相。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

1、Ni₃Ti的加入不但显著提高铜合金的强度和硬度，而且对耐磨性和耐蚀性有一定的提高；

2、铜与Ni₃Ti可发生共晶反应，通过熔炼、铸造得到原位复合材料，方法简单、增强相分布均匀且与基体之间的结合牢固，增强效果更明显；

3、Ni₃Ti具有一定的塑性变形能力，与铜复合后得到的合金具有较好的塑性加工性能；