[发明专利]一种高性能铜合金材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高性能铜合金，其特征在于：所述铜合金含有质量分数为0.02-0.11%的Zr元素，其余部分为Cu及不可避免的杂质；

所述高性能铜合金的制备方法包括以下步骤：依次经过熔炼、凝固、固溶处理、等径角变形ECAP或ECAE、一次热处理、低温轧制处理和二次热处理；

（1）所述的固溶处理为铜合金块体加热到950-1000℃，保温1-2小时并快速淬火冷却的热处理过程；

（2）所述的等径角变形为对固溶处理后的铜合金块体进行大塑性变形实现其晶粒超细化的塑性加工过程；

（3）所述的一次热处理是在保护气氛下对等径角变形后的铜合金块体加热到250-350℃保温0.5-1.5小时，随后快速淬火冷却至室温的热处理过程；

（4）所述的低温轧制处理为将一次热处理的铜合金在液氮中低于摄氏零度浸泡至温度平衡后迅速进行轧制变形的加工过程；

所述低温轧制处理中铜合金的轧制方向和等径角变形的方向一致，每次轧制的压下量为0.5-1mm，每道次的轧制完后需再次浸泡到液氮中进行冷却处理后再重复进行轧制加工；样品总的轧制下压量为60-99%；

（5）所述的二次热处理为低温轧制后的铜合金加热到250-350℃保温0.5-10小时并快速淬火冷却至室温的热处理过程。

2.根据权利要求1所述的一种高性能铜合金，其特征在于：所述铜合金在电子背散射衍射技术的测试中大角度晶界分数超过50%，晶粒纵横比达到3:1-50:1。

3.根据权利要求1所述的一种高性能铜合金，其特征在于：所述铜合金中铜基体晶粒组织中含有体积分数5 ~ 85%的孪晶组织，孪晶的片层间距为5-100 nm，与铜基体晶粒长轴的方向形成约2-40°的夹角。

4.根据权利要求1所述的一种高性能铜合金，其特征在于：所述铜合金通过透射电子显微镜技术测得晶粒在厚度方向上的尺寸为30-500 nm，长度方向上的尺寸为90-25000 nm。

5.根据权利要求1所述的一种高性能铜合金，其特征在于：所述铜合金在三维原子探针的测试中，有30 ~ 80 %质量分数的Zr元素分布于铜基体晶粒的晶界上。

6.根据权利要求1所述的一种高性能铜合金，其特征在于：通过熔炼将适量的Zr或Cu-Zr母合金添加到其余组分为铜和无法去除的杂质的铜熔体中，经凝固获得含有质量分数为0.02-0.11%的Zr元素的固态铜合金。