[发明专利]一种CuFe合金梯度复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种CuFe合金梯度复合材料及其制备方法，包括有上层结构、中间层和下层结构，上层结构与下层结构以中间层为中心呈对称结构；上层结构由多层不同铁含量的铜合金板复合而成，下层结构与上层结构从铜合金板坯的厚度、组成和层数均与上层结构一致；中间层为单层的铜合金板。本发明利用CuFe合金中Fe含量及第三、四组元元素的调整可以大幅改变CuFe合金的相关性能，但是合金基体差异性不大的特点。按照目标需求设计表层及内部合金成分，并根据成分差异性合理设计梯度过度复合层，以避免因成分差异大造成的复合难度大、复合效果差的技术问题。

技术领域

本发明属于铜合金复合材料制备技术领域，具体涉及一种CuFe梯度合金复合材料及其制备方法。

背景技术

在电气电子、机械、航空、汽车、海洋、医疗机械等领域，都需要用到电磁屏蔽材料，而铜合金作为一种具有电磁屏蔽材料在上述领域中均有应用。目前对铜合金屏蔽性能的调整主要是通过调节合金成分的组成。但是不同的应用领域，对材料的要求是不同的，例如电磁屏蔽材料要求表面导电高、内部导磁高；而散热框架材料要求表面耐蚀强、内部导热高。

不同合金成分的CuFe合金拥有不同的导电、导热、导磁、强度、耐摩、耐蚀等性能，通过合理的成分设计及复合工艺的匹配，实现CuFe合金在厚度方向上的梯度复合，从而使复合材料兼顾不同成分CuFe合金的优异性能，满足高端应用领域的性能需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种综合性能优越的CuFe合金梯度复合材料及其制备方法。

本发明这种CuFe合金梯度复合材料，包括有上层结构、中间层和下层结构，上层结构与下层结构以中间层为中心呈对称结构；上层结构由多层不同铁含量的铜合金板复合而成，下层结构与上层结构从铜合金板坯的厚度、组成和层数均与上层结构一致；中间层为单层的铜合金板。

所述的CuFe合金梯度复合材料，中间层占总厚度的60~80%；上层结构的厚度与下层结构的厚度完全一致；所述的上层结构和下层结构是由2~3层不同铁含量的铜合金板复合而成；所述CuFe合金梯度复合材料中所采用的铜合金板中铁含量为2~40wt%。

优选的，所述的上层结构和下层结构所采用的部分铜合金板还掺杂了Al、Ni、Si、Cr中的一种或多种，其中Al的掺杂量为0.5~1wt%，Ni的掺杂量为0.5~1wt%，Si的掺杂量为0.6~1.2wt%，Cr的掺杂量为0.6~1.2wt%；所述的中间层采用的铜合金板中掺杂了Si，Si的掺杂量为2.2~2.5wt%。

一种CuFe合金梯度复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1）根据复合材料中所需的铜合金板材的成分组成和厚度，制备多种铜合金板材；

2）将步骤1）获得的铜合金板材进行酸洗后，按照复合材料的结构设计组成，依次放置下层结构的多层铜合金板，接着放置中间层的铜合金板，然后依次放置上层结构的多层铜合金板，最终多层铜合金板进行固定；

3）将步骤2）中固定好的多层铜合金板进行两道次叠轧，从而实现轧制复合，并达到所需板材厚度；然后在保护气氛下，进行热处理，得到高电磁屏蔽CuFe合金梯度复合材料。

所述步骤1）中，铜合金板材的制备方法，包括以下步骤：

1-1按照设计配比称取各组分，并在保护气氛下进行熔炼，熔炼完毕后，进行浇注，得到不同成分的Cu合金铸锭；

1-2对步骤1-1所得Cu合金铸锭，通过均匀化退火-轧制-二次退火工艺至设计好的尺寸，得到各种组份和厚度合金板材。

步骤1-1中，Fe是以CuFe中间合金的形式添加到Cu液中，其他掺杂元素是以单质的形式添加；熔炼过程的中的搅拌是在低频磁场下搅拌，采用真空感应炉进行熔炼，真空度为10-3~10-1Pa，保护气氛采用高纯氩气气氛；浇注模具采用水冷模具。