[发明专利]一种导电弹性Cu-Ti-Ni-Al合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种导电弹性Cu‑Ti‑Ni‑Al合金，按质量百分比由以下组分组成：Cu 91‑97％、Ti 1.5‑4％、Ni 1‑3％、Al 0.5‑2％，以上各组分质量百分比和为100％。本发明还公开了一种导电弹性Cu‑Ti‑Ni‑Al合金的制备方法，具体操作步骤如下：将铜、海绵钛、镍和铝进行熔炼、均匀化处理、固溶处理、时效处理等工艺，获得综合性能优良的导电弹性Cu‑Ti‑Ni‑Al合金。与现有高强度导电弹性铜合金制备相比较，本发明的制备方法简单可行，获得的Cu‑Ti‑Ni‑Al合金综合性能优异。

技术领域

本发明属于金属材料制备方法技术领域，具体涉及一种导电弹性Cu-Ti-Ni-Al合金，还涉及一种导电弹性Cu-Ti-Ni-Al合金的制备方法。

背景技术

弹性铜合金是一类具有独特性能的材料，广泛应用于精密仪器仪表和精密机械中的弹性元件。这类材料主要有Cu-Be合金、Cu-Ni-Sn合金、锡磷青铜和Cu-Ti合金等。

尽管Cu-Be合金具有优异的力学性能和导电率，但铍元素易产生有毒的氧化物或化合物，而且Cu-Be合金存在性能不够稳定、铸造时容易开裂及脆断、高温下抗应力松弛能力较差的缺点。Cu-Ni-Sn合金具有良好的机械性能、加工性能和优良的高温性能。锡磷青铜具有良好的耐磨性、弹性、耐蚀性。但是，Cu-Ni-Sn合金和锡磷青铜在制备过程中易产生偏析，使得材料强度下降，加工性能恶化。Cu-Ti合金除了具有和Cu-Be合金同样的高强度、高硬度、高弹性，良好的耐磨性、耐蚀性、加工性和可焊性以外，还具有更好的高温强度和抗应力松弛性能。但是因为Ti元素在铜基体中大的固溶度导致Cu-Ti合金的导电性较差。为了解决这一问题，目前常用的方法是在Cu-Ti合金中添加第三元素。合金元素Ni，Al的添加一方面可降低Ti原子在Cu基体中的固溶量，保证高强度的同时提高导电率；另一方面形成高温强化相Ni₃Ti、Ti₃Al，从而提高合金的耐高温性能。因此有望获得一种电学和力学综合性能良好的导电弹性Cu-Ti-Ni-Al合金，具有重要的工程意义和应用价值。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种导电弹性Cu-Ti-Ni-Al合金，解决了现有技术中Cu-Ti合金导电率差的问题。

本发明的另一个目的是提供一种导电弹性Cu-Ti-Ni-Al合金的制备方法。

本发明所采用的第一种技术方案是，一种导电弹性Cu-Ti-Ni-Al合金，按质量百分比由以下组分组成：Cu 91-97％、Ti 1.5-4％、Ni 1-3％、Al 0.5-2％，以上各组分质量百分比之和为100％。

本发明所采用的第二种技术方案是，一种导电弹性Cu-Ti-Ni-Al合金的制备方法，具体步骤如下：

步骤1，按质量百分比称取以下材料：铜91-97％、海绵钛1.5-4％、镍1-3％和铝0.5-2％，以上各组分质量百分比之和为100％；

步骤2，将铜、海绵钛、镍和铝放入坩埚中，在真空感应熔炼炉中进行熔炼，熔炼完成后进行浇注，得到合金铸锭；

步骤3，将合金铸锭进行扒皮和表面清理，随后放入第一电阻炉进行均匀化处理；

步骤4，将步骤3均匀化处理后的合金铸锭置入第二电阻炉中进行固溶处理，固溶处理完成后进行淬水处理，得到淬水后合金；

步骤5，将淬水后合金再次放入第二电阻炉进行时效处理，时效处理完成后随炉冷却，即获得导电弹性Cu-Ti-Ni-Al合金。

本发明的特点还在于，

步骤2熔炼炉的真空度不小于10^-3Pa。

步骤1的铜纯度不小于99.9％，海绵钛纯度不小于99.99％，镍纯度不小于99.9％，铝纯度不小于99.9％。