[发明专利]一种多尺度多元高强高导铜铬锆系合金材料及其制备方法

说明书

本发明公开了属于有色金属加工领域的一种多尺度多元高强高导铜铬锆系合金材料及其制备方法。所述合金材料的重量百分比组成为Cr 0.05～0.75％、Zr 0.05～0.2％、其余为Cu，通过配料、投料、熔炼及铸造，均匀化退火处理，热挤压，固溶处理，冷拉拔，时效处理，二次冷拉拔，在线退火处理而得到的。所述合金材料的抗拉强度300～700MPa、屈服强度150～600MPa、伸长率10～30％、导电率70～95％IACS、软化温度500℃～600℃、反复弯曲次数1×10⁵～1×10⁸次，完全满足精密线缆、电气化铁路接触导线、电阻焊电极等重要领域的需求。

技术领域

本发明属于有色金属加工领域，特别涉及一种多尺度多元高强高导铜铬锆系合金材料及其制备方法。

背景技术

Cu-Cr-Zr系合金具有较高的强度和良好的导电导热性以及良好的可焊性、抗氧化性、耐磨性等优异的综合性能，已大量应用于大规模集成电路的引线框架、大型电动机车的架空导线、热交换环境中的连铸机结晶器内衬和电阻焊电极等领域中，成为电子电路工业高强高导电领域中的结构功能材料。

高强高导电Cu-Cr-Zr系铜合金的强化手段主要有固溶强化、时效强化、细晶强化和形变强化等。在Cu-Cr-Zr系合金中，以固溶原子形态强化铜合金的元素主要有Sn、Ag、Ce、Ni、Al、Zn等。其中Ag和Sn是本专利中所选的合金元素，添加Ag主要作用是阻碍Cr原子的扩散过程，有效抑制了Cr相的析出及其聚集长大，延迟了Cu-Cr-Zr合金的过时效，从而提高合金的高温稳定性，增加合金的强度；添加Sn的作用是Sn容易在晶界和位错线上的偏析，不仅抑制了热轧后时效过程中Cr的沉淀析出，使Cr析出物细小，还钉扎位错，阻碍位错的运动，推迟了回复和再结晶。本发明主要通过在Cu-Cr合金中添加各种微量元素和改善加工热处理制度，开发出一种具有多尺度多元高强高导Cu-Cr-Zr系合金材料，满足不同领域对铜合金材料的使用需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多尺度多元高强高导铜铬锆系合金材料及其制备方法，其特征在于，所述合金材料的重量百分比组成为Cr 0.05～0.75％、Zr 0.05～0.2％、其余为Cu；

所述合金材料的横向和纵向截面上有粒径为2nm～10nm的面心立方结构的豆瓣状Cr相，其析出密度为1×10²¹～5×10²²m^-3；

所述合金材料的横向和纵向截面上有粒径为5nm～10nm的体心立方结构的莫尔条纹状Cr相，其析出密度为5×10²²～2×10²³m^-3；

所述合金材料的横向和纵向截面上有粒径为50nm～100nm的面心立方结的构圆盘状Cu₅Zr相，其析出密度为1×10¹⁷～5×10¹⁸m^-3；

所述合金材料的横向和纵向截面上有粒径为20nm～50nm的面心立方结构的CuCrZr相，其析出密度为1×10¹⁷～5×10¹⁷m^-3；

所述合金材料中合金<100>织构占15～25％，合金<110>织构占15～25％，合金<111>织构占25～45％，合金<112>织构13～30％。

所述合金中至少包括Ti、Ag、Mg、Sn四种元素中的一种或两种，其中Ti、Ag、Mg和Sn的含量均为0.05～0.2％，合金元素总含量为0.1～0.4％。

所述合金中合金元素总含量优选为0.15～0.3％。