[发明专利]一种高性能Cu-Ni-Al合金板带制备方法

说明书

本发明提出一种高性能Cu‑Ni‑Al合金板带制备方法，属于有色金属薄带材的成型加工领域；所述方法包括步骤：按照一定质量比配制含有Cu、Ni、Al成分的原料、熔炼获得熔体、经热轧制成锻坯试样、等通道挤压变形处理、再结晶退火、快速变形、退火处理；本发明通过等径角挤压和再结晶退火可以细化晶粒，在晶粒细化的基础上通过快速变形和退火处理可以形成纳米级孪晶，析出纳米级第二相粒子，显著提升了合金的性能，制备出高性能的Cu‑Ni‑Al合金板带。

技术领域

本发明属于有色金属薄带材的成型加工领域，涉及一种高性能铜合金板带加工方法，具体为一种高性能Cu-Ni-Al合金板带制备方法。

背景技术

铜及其合金因具有良好的导电与导热特性，较高的塑性与韧性，因此成为目前广泛使用的高导电材料。近些年，随着经济的迅速发展，尤其是电子通信和轨道交通的迅速发展，对铜合金的性能提出了更高的需求。

近些年，材料学者为了获得机械性能更优异的铜合金，利用严重塑性变形法制备含有纳米晶粒结构的新材料，通过变形后的时效处理，向基体中引入析出相，在纳米晶粒的结构上进一步叠加析出相来提升材料的性能。这方面的研究已经取得了一系列丰硕成果，例如经过多向锻造后加时效处理的CuCrZr合金，其抗拉强度能达到650MPa。众所周知，纳米孪晶材料是一类具有多种优异性能的特殊结构，比如具有优异的强度和塑性、优良的热稳定性和超高的导电率等。因此，纳米孪晶强化具有与时效析出强化相结合的天然性能优势。通过上述方法，有望制备出力学性能更优异的铜合金材料。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提出一种高性能Cu-Ni-Al合金板带制备方法，以提高铜合金的性能。

为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。

一种高性能Cu-Ni-Al合金板带制备方法，包括以下步骤：

1）按照质量比Cu:Ni:Al=90-94:1-5:3-7配比进行配料。

2）将配比好的原料进行熔炼得到Cu-Ni-Al合金熔体；对Cu-Ni-Al合金熔体进行铸造铸锭并经均匀化退火制成试样。

3）对所述的锻坯试样进行等通道挤压变形处理，即将试样放入等径角挤压模具中，对模具进行预热处理后以18-22mm/s的速率对试样进行挤压。

4）将等径角挤压后的试样进行再结晶退火处理，再结晶退火温度为650-700℃，时间为50-70min。

5）将经过再结晶退火的试样进行快速变形，变形速率为10³/s。

6）将经过快速变形的试样进行退火处理，得到Cu-Ni-Al合金板带。

优选的，步骤1中，按照质量比Cu:Ni:Al=92:3:5配比进行配料。

优选的，步骤3中，将试样放入等径角挤压模具进行多道次挤压变形，通过立式液压机以20mm/s的速率将试样压下，每进行一道次的挤压后将试样沿压下方向为轴，逆时针旋转90^o进行下一道次的挤压。

更优的，等径角挤压模具的内角90°，外角37°；每次挤压后应变ε=0.992。

更优的，对等径角挤压再结晶退火之后的试样采用霍普金森杆进行快速变形，变形速率为10³/s。

进一步，变形量为80%。

优选的，步骤2中，将配比好的原料进行真空感应熔炼，真空度为10^-2Pa。

更优的，所述的真空感应熔炼具体步骤为：先加入电解Cu，熔炼温度1300℃，然后依次加入纯镍、纯铝，充分熔炼搅拌，获得Cu-Ni-Al合金熔体。