[发明专利]高强高弹导电铜钛合金棒材及其制备方法

说明书

一种高强高弹导电铜钛合金棒材及其制备方法，高强高弹导电铜钛合金棒材是由以下化学成分组成：Ti:1.0‑6.0％、Ni：0.1～3.0％、Al:0.1‑2.0％、Si:0.1‑1.0％、Cr:0.1～1.0％，Zr:0.1～1.0％，B：0.01～0.2％、Mg:0.01‑0.5％、P:0.01‑0.1％，余量为Cu以及总量不大于0.3％的杂质，上述百分比为质量百分比；制备方法采用热挤压的方式生产，步骤包括：配料、熔炼、半连铸铸造、挤压、固溶→冷拉→固溶‑冷拉→成品→时效工艺。本发明配方科学，制备工艺简单合理，制备过程环保安全，且成本较低，制备的高强高弹铜钛合金棒材的具有优良的强度、弹性和导电率，强度在980～1200MPa，达到QBe2.0的性能要求，同时成品导电率大大提高，能替代部分铍青铜弹性元件。

技术领域

本发明属于铜合金材料及制备工艺技术领域，涉及一种高强高弹导电铜钛合金棒材及其制备方法。

背景技术

弹性合金属于精密仪器仪表和精密机械中不可缺少的材料。电子信息、汽车和通讯工业以及军工业的迅猛发展，促使主要用于接插件、弹簧连接器、开关、接触片等方面的弹性导电合金用量越来越大。

目前广泛使用的高强度高弹性导电铜合金主要是Cu-Be系列(铍青铜)，铍青铜尽管具有很高的强度、弹性、耐磨性和耐疲劳性，以及良好的导电、导热、无磁和冲击无火花等性能，但铍青铜制造的元件出现的问题也日渐突出，如高温下抗应力松弛能力差、高温导电稳定性低和时效之后元件的变形度大等。此外，最重要的是铍青铜在生产时存在有毒粉尘问题，且它的化合物毒性较大，吸入人体会引发癌症等疾病。随着人们环保意识的不断提高，铍青铜的生产成本在不断增加。

Cu-Ti合金目前具有高强度、硬度和弹性，优良的耐磨性、耐疲劳性、耐腐蚀性、可焊性以及机械加工性，这些力学性能可与铍青铜相媲美，并且与铍青铜相比Cu-Ti合金的高温性能更为优异，且原材料丰富、成本较低，因此，Cu-Ti合金是成为替代铍青铜最有潜力的材料之一。现有专利中对于铜钛合金的制备，主要采用真空熔炼或者粉末冶金技术，且主要以Cu-Ti二元合金为主，导电率较低，应用范围受到限制，如专利号为CN201910262285.9的中国专利《一种超高强度铜钛合金及其制备方法》，合金包括组分及其质量百分比为：Cu粉：55～58％，Ti粉：42～45％。制法为：按超高强度铜钛合金的成分配比，将Cu粉和Ti粉混合均匀，制得混合料后进行压制成型，压力为35～100MPa，保压10～30min，制得合金生坯；将合金生坯在惰性气体气氛下烧结，以5～10℃/min的升温速率，从室温升温至烧结温度1085～1150℃，烧结10～60min后冷却出炉，制得超高强度铜钛合金。该专利采用粉末冶金技术制得铜钛二元合金，成品硬度在270～320HV。还有专利号为CN201811313033.6的中国专利《一种新型高弹性铜钛合金及其组织调控方法》，采用真空熔炼制得2.0～2.4％Ti二元合金，添加微量合金元素Cr或Co，成品强度在1100～1200MPa。上述二个专利虽然在成品硬度或强度上有所提高，但是成品的导电率并没有增加。

因此需要制备出一种新的高强高弹导电铜钛合金来满足市场的需要。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种性能优异、能替代部分铍青铜弹性元件的高强高弹导电铜钛合金棒材。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种高强高弹导电铜钛合金棒材的制备方法，具有制备工艺简单、制备过程环保安全、且成本较低的特点，制备的高强高弹铜钛合金棒材的具有优良的强度、弹性和导电率。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种高强高弹导电铜钛合金棒材，其特征在于：该高强高弹导电铜钛合金棒材是由以下化学成分组成：Ti:1.0-6.0％、Ni：0.1～3.0％、Al:0.1-2.0％、Si:0.1-1.0％、Cr:0.1～1.0％，Zr:0.1～1.0％，B：0.01～0.2％、Mg:0.01-0.5％、P:0.01-0.1％，余量为Cu以及总量不大于0.3％的杂质，上述百分比为质量百分比。