[发明专利]一种高强度铜基合金坯料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度铜基合金坯料的制备方法，包括如下步骤：(1)以纯铜锭、纯铌锭、纯铌粉末、石墨烯粉末为原料，其成分组成为纯铜锭为97wt％、纯铌锭1wt％、纯铌粉末1wt％，石墨烯粉末1wt％；(2)首先将纯铜锭、纯铌锭混合后加热至1300℃，使其融化成合金熔体，保温10min后，采用氩气保护熔体液面，并且加入纯铌粉末、石墨烯粉末，对合金熔体充分搅拌5min，同时将合金熔体温度降低至1200℃，并保温10‑15min，使合金熔体迅速凝固并且形成半固态混合组织的熔体；(3)将半固态混合组织的熔体浇注到采用循环水冷却的磨具中制备形成铸锭，以190℃/min的速度冷却至室温，得到含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料；其中，纯铌粉末的直径为0.05‑100μm。本发明制备的铜基合金坯料具有强度高的优点。

技术领域

本发明属于铜基合金材料技术领域，具体涉及一种高强度铜基合金坯料的制备方法。

背景技术

铜及铜合金长用于引线框架、电触头、高铁线缆以及电动机电线等领域，但是传统的铜及铜合计的强度不高，因此对高强高导电的铜合金进行了研发。常用的高强高导电铜合金的强化方法有加工硬化、固溶强化、细晶强化和第二相强化，其中，固溶强化是通过合金元素融入铜基体产生晶格畸变，从而阻碍位错运动来提高合金强度的强化手段，但形成固熔体时，合金导电性能会降低，溶剂晶格的扭曲畸变破坏了晶格势场的周期性，仅有少数元素如Cd、Zn、Ag、Ni、Pb、Sn、Nb等微量加入铜中对铜电阻率的影响不大，还可以提高基体强度。

以Cu-Nb、Cu-Ag为代表的铜微观复合材料具有较高的导电率和抗拉强度，是最可能实现100T耐冲强磁场的导体材料，但是Nb和Ag在Cu中的固溶度极低，弹性能力十分接近，还可以获得高的导电性和韧性。中国专利CN101818273B公开的一种高强度、高导电、抗高温软化性能的Cu-Nb合金的制备方法，将铜粉与Nb粉球磨得到Cu-Nb纳米晶固溶体粉末，经退火后与硼粉混合，真空烧结得到Cu-Nb合金坯锭，最后用铜包覆封口，热挤压得到产品。该方法中将组织结构达到纳米尺寸时，获得高强度、高导电性能，硼粉提高纳米尺度下Cu-Nb界面的稳定性。中国专利CN102703754公开的一种Cu-Ni-Si基合金及其制备方法，将纯铜、纯硅、纯镍和纯钒熔炼浇筑得到坯料，再近退火、热轧、冷轧、固溶和时效处理得到产品。由现有技术可知，目前铜基合金的制备原料都为金属粉末，无法直接制备细品的铜合金坯料，生产周期长，无法实现大批量生产。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高强度铜基合金坯料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种高强度铜基合金坯料的制备方法，包括如下步骤：

(1)以纯铜锭、纯铌锭、纯铌粉末、石墨烯粉末为原料，其成分组成为纯铜锭为97wt％、纯铌锭1wt％、纯铌粉末1wt％，石墨烯粉末1wt％；

(2)首先将纯铜锭、纯铌锭混合后加热至1300℃，使其融化成合金熔体，保温10min后，采用氩气保护熔体液面，并且加入纯铌粉末、石墨烯粉末，对合金熔体充分搅拌5min，同时将合金熔体温度降低至1200℃，并保温10-15min，使合金熔体迅速凝固并且形成半固态混合组织的熔体；

(3)将半固态混合组织的熔体浇注到采用循环水冷却的磨具中制备形成铸锭，以190℃/min的速度冷却至室温，得到含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料。

其中，纯铌粉末的直径为0.05-100μm。

优选地，所述步骤(1)中纯铌粉末为30μm，并且经过还原处理取出其表面氧化物。

优选地，所述步骤(1)中石墨烯粉末的直径为20nm，厚度为5碳原子厚度。

优选地，所述步骤(1)中纯铜粉末的颗粒直径为0.05-100μm。