[发明专利]一种提高Cu-Cr-Nb合金强度和电导率的方法

说明书

本发明提供一种提高Cu‑Cr‑Nb合金强度和电导率的方法。本发明通过氩气雾化制备球形度高、卫星粉少的Cu‑Cr‑Nb合金粉末，并采用氮气低温风选筛粉，还原气氛封装；在氢气含量为1‑3％、余量为氩气的气氛中进行SLM成形，有效的降低了合金中的氧含量，提升了合金导电性能；最后将成形件放置还原气氛中进行双级时效处理，得高强度、高塑性和高导电率的Cu‑Cr‑Nb合金。本发明制备的Cu‑Cr‑Nb合金的室温抗拉强度不低于623MPa，伸长率不低于27％，显微硬度不低于217HV，导电率达到84％IACS，700℃高温抗拉强度不低于140MPa。本发明高强高导铜合金领域具有重要的应用价值。

技术领域

本发明提供一种提高Cu-Cr-Nb合金强度和电导率的方法，属于增材制造及 铜合金领域。

背景技术

铜合金的强度和导电率相互制约，如何同时提高其强度和导电率一直以来是 困扰人们的问题。Cu-Cr-Nb合金具有良好的强度、蠕变性能、高导热、低周疲 劳性能和高温稳定性，是航空航天及核能领域重要的结构功能材料。近年来，为 进一步提高其综合性能，开展了广泛研究。Guo等(XiaoliGuo,et al.Microstructure and properties of Cu-Cr-Nballoy with high strength,high electrical conductivity and good softeningresistance performance at elevated temperature.Materials Science andEngineering:A.2019.749:281-290.)采用真空熔炼制备Cu-0.47Cr-0.16Nb (wt％，下同)合金，经过固溶处理、冷轧和时效处理，抗拉强度及导电率分别达 到453MPa和89.1％IACS。Shukla等(AKShukla,etal.Effect of powder milling on mechanical properties ofhot-pressed and hot-rolled Cu–Cr–Nb alloy.JournalofAlloys and Compounds,2013,580:427-434.)对Cu-6.5Cr-5.8Nb粉末先进行球磨，然后对 球磨粉末进行热压成形、热轧及退火处理，所制备的合金抗拉强度为510MPa， 导电率为72.5％IACS。中国专利CN107586977A公开了一种高强高导铜合金棒 材的制备方法：将Cu-Nb中间合金、Cr粒和Cu块放置在坩埚中，在有氩气保 护的感应熔炼炉中进行熔炼，得到Cu-Cr-Nb合金液；将Cu-Cr-Nb合金液在细直 径石墨模具中浇注、冷却，得到Cu-Cr-Nb合金棒材；将棒材放入热处理炉中进 行固溶、时效热处理，经机械加工，得到Cu-Cr-Nb合金棒材成品。该专利没有 公开所制备成品的性能数据。以上研究表明，如何同步提升Cu-Cr-Nb合金的导 电性和强度的问题一直以来未得到有效解决。

针对以上问题，本专利提出采用氩气雾化制备球形度高、卫星粉少的Cu-Cr-Nb合金粉末，在含3％(体积分数)氢气的保护性还原气氛中进行选区激 光熔融(SLM)成形，有效降低了所制备合金的氧含量，提升了合金导电性能； 最后对成形件进行双级、梯度时效处理，得到高强度、高塑性和高导电率的 Cu-Cr-Nb合金。一级时效形成大量弥散分布细小的形核质点；二级时效分梯度 进行，细化析出相尺寸，降低合金元素在铜基体中的固溶量，使合金的力学性能 和导电率得到同步提高。

发明内容