[发明专利]一种高强高导耐热的铜铬系合金材料及其制备工艺

说明书

本发明实施例提供了一种高强高导耐热的铜铬系合金材料及制备工艺。该合金材料组分配方合理，得到的铜铬系合金材料导电率可以达到82～98％IACS，屈服强度400～540MPa，抗拉强度450～550MPa，延伸率5～20％，耐热性＞550℃，解决了现有技术中铜铬系合金材料所存在的问题，同时组分原料易得，不含贵重金属，成本相对较低。本发明实施例提供的制备工艺，制备条件不苛刻，对设备要求低，易于产业化推广。

技术领域

本发明属于铜合金技术领域，具体涉及一种高强高导耐热的铜铬系合金材料及其制备工艺。

背景技术

随着电气、电子产业技术和高速铁路列车技术的不断换代升级，特别是端子连接器的大电流化、基板化以及高速铁路列车提速到350km/h以上等关键技术需求，要求铜合金具备更好的综合性能，包括更高的屈服强度(500MPa以上)，更高的导电率(80％IASC以上)，以及更好的耐热性(500℃以上)等。

本申请发明人在实现本申请实施例的过程中，发现铜铬系合金虽然是一种较为理想的高强高导铜合金，但其耐热性相对较差(约400℃)。尽管添加Zr、Ag、Mg等合金元素在一定程度上改善了铜铬系合金的综合及性能，然而，Zr元素极易氧化且会与常见的炉衬材料反应。大气熔炼也易导致成分不稳定，后续加工出的成品其组织、性能一致性较低。而真空熔炼则会明显增加成本，且晶粒组织粗大，抗弯折性能下降。Ag虽然可以轻微提高合金的耐热性，然而Ag价格昂贵，会导致成本剧增。Mg的加入虽然也可以在一定程度上提高了耐热性，但会显著恶化导电率。

因此，仍需开发一种新的铜铬系合金。

发明内容

为解决现有技术中铜铬系合金存在的问题，本发明实施例的目的之一在于提供一种高强高导耐热的铜铬系合金材料，本发明实施例的目的之二在于提供上述铜铬系合金材料的制备工艺。

为实现上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

一种高强高导耐热的铜铬系合金材料，包括以下质量百分比计的组分：

Cr 0.1～1.0wt％，

Ca 0.01～0.1wt％，

Sr 0.001～0.2wt％，

Ce 0.001～0.2wt％，

Yb 0.001～0.2wt％，

余量为Cu。

上述组分中，微量Sr元素的添加能够抑制纳米级强化相的长大粗化，有效提高材料的力学性能，微量Sr元素的添加对导电率的影响不大，同时微量Sr元素的添加能够细化晶粒组织，提高合金强度，促进Cr等合金化元素的均匀分布，促进合金组织均匀性和性能一致性。微量Ce、Yb元素的添加一方面除氧、除氢、除杂，起到净化熔体、提高导电率、消除铜铬系合金中温脆性的作用，另一方面Ce、Yb元素的氧化物能够在铸造过程中促进晶核形成、细化铸锭晶粒，同时其氧化物能够有效地钉扎晶界运动、阻碍晶粒在退火过程中长大。更重要的是，微量Ce、Yb元素的添加同样阻碍了纳米级强化相的长大，提高了强化相的体积分数，有效地提高了材料的力学性能，并且Ce、Yb元素在铜基体中的固溶体极低，因此对导电率几乎没有影响。Yb元素的添加能够与合金中微量的氢相互作用，形成氢化镱，既能消除氢气孔，氢化镱的形成可提高合金中温导电率。Ca的添加能够和铅、铋、硫等杂质反应，形成高熔点金属间化合物而去除，显著提高合金电导率。另外，Ca、Sr、Ce、Yb的组合添加，能够有效抑制高温下合金晶粒的长大，提高合金的高温力学性能。

优选地，包括以下质量百分比计的组分：

Cr 0.2～0.8wt％，

Ca 0.02～0.08wt％，

Sr 0.005～0.1wt％，