[发明专利]一种高强高导高耐磨的铜合金及其制备方法

说明书

本发明提供一种高强高导高耐磨的铜合金及其制备方法，所述高强高导高耐磨的铜合金，该合金包括：Cr：0.7～1.5wt％，Zr和Hf总和：0.2～0.6wt％，余量为Cu。本发明还公开了高强高导高耐磨的铜合金的制备方法，包括以下步骤：经热轧开坯后，进行固溶处理，去除表面氧化层后，依次进行：第一次轧制、第一次时效处理、第二次轧制和第二次时效处理。本发明高强高导高耐磨的铜合金的制备方法能有效避免第二相硬质颗粒和合金元素之间的相互干扰，采用该方法制备的高强高导高耐磨的铜合金具有优良的耐磨性能和力学性能。

技术领域

本发明涉及金属材料技术，尤其涉及一种高强高导高耐磨的铜合金及其制备方法。

背景技术

铜及铜合金具有较好的力学性能和良好的导电性，因而广泛应用与电子、电气、建筑、交通运输、通讯、国防军工等领域。

高强度和高电导率之间存在此消彼长、难以同时兼顾的难题，提高材料力学性能的常见方法都会一定程度上损害其导电性能。因此，平衡强度和导电性之间的关系成为铜加工领域中的关键问题之一。此外，铜合金的耐磨性能直接影响了其使用寿命，提高铜合金的耐磨性有助于延长其服役寿命，减少资源损耗。通常，铜中添加高硬度的第二相是提高材料耐磨性能的有效手段之一，最常见的硬质第二相颗粒为硼化物，如TiB₂、ZrB₂、HfB₂等。然而，这些硼化物会不可避免地与铜合金中的合金元素发生相互作用，造成硼化物的严重偏聚，这就会影响材料的耐磨性能。此外，过多硼化物的添加也会严重损害导电性能。同时实现高强度、高导电和高耐磨性面临着一定的困难和挑战。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前铜合金无法同时实现高强度、高导电和高耐磨性的问题，提出一种高强高导高耐磨的铜合金，该铜合金能有效避免第二相硬质颗粒和合金元素之间的相互干扰，具有优良的耐磨性能和力学性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高强高导高耐磨的铜合金，该合金包括：Cr：0.7～1.5wt％，Zr和Hf总和：0.2～0.6wt％，余量为Cu。

进一步地，所述该合金包括：Cr：0.8～1.2wt％，Zr和Hf总和：0.3～0.5wt％，余量为Cu。

进一步地，所述Zr和Hf质量比为1～1.5。

进一步地，所述合金中，Cr元素为纳米析出相Cr和亚微米级的Cr颗粒。

进一步地，所述合金中，50～70wt％的Cr元素以面心立方结构的纳米析出相Cr形式存在，30～50wt％的Cr元素以体心立方结构的亚微米级Cr颗粒形式存在。

本发明的另一个目的还公开了一种高强高导高耐磨的铜合金的制备方法，包括以下步骤：

按照配比将原料熔炼，经热轧开坯后，进行固溶处理，固溶温度为960～985℃，保温时间为0.5～1小时，水冷淬火；

去除表面氧化层后，进行第一次轧制，轧制变形量45～75％，每道次下降10％，轧制温度-196～30℃；

第一次时效处理，时效温度400～450℃，时效时间120～150min；

第二次轧制，轧制变形量15～45％，每道次下降不超过10％，轧制温度-196～30℃，第一次轧制和第二次轧制总变形量为80～95％；

第二次时效处理，时效温度400～500℃，时效时间150～360min。

进一步地，所述第一次轧制，轧制变形量50～65％，每道次下降10％，轧制温度-150～25℃。

进一步地，所述第一次时效处理，时效温度400～425℃，时效时间120～130min。