[发明专利]一种高强高导铜铬合金及其制备方法

说明书

一种高强高导铜铬合金及其制备方法，属于先进铜合金制备技术领域。步骤为：1)使用真空感应熔炼法制备铜铬合金铸锭，其中，铬元素含量0.1～2.0wt％；2)将铜铬合金铸锭采用单辊甩带法快速凝固制备铜铬合金条带，快速凝固增加了铬在铜中的固溶度，获得过饱和固溶体；3)裁剪铜铬合金条带至长度为5mm～200mm，去除铜铬合金表面氧化层；4)将裁剪的铜铬合金条带叠放在热压设备中，通过控制热压过程的温度、压力和时间，促使铜铬合金条带之间进行扩散结合，铬元素时效析出，起到析出强化的作用，最终得到高强高导铜铬合金制品。本发明工艺流程简单，可操作性强；所得铜铬合金具有很好的导电性能和机械性能。

技术领域

本发明属于先进铜合金制备技术领域，涉及一种高强高导铜铬合金及其制备方法。

背景技术

现代工业的快速发展对铜合金的性能提出了越来越高的要求，利用先进的制备技术，开发新型高强度、高导电性铜合金材料，已成为科学研究的热点之一。高强高导电铜合金既保持了铜的出色导电性，又具有较高的强度和优越的高温性能，是微电子、通讯、交通和航空航天等高新技术领域重要的新型功能材料。铜铬系合金是目前使用较为广泛的高强高导电铜合金之一。然而由铜铬相图可知，室温下铬基本不固溶于铜，即使在共晶温度下，溶解度也仅为0.68wt％。铜铬合金中的铜、铬组元以假合金的形式存在，因此为了获得强度和导电性能优良的CuCr合金，常常采用形变强化和沉淀强化相结合的方法。传统的制备过程为：先将合金加热至固溶线温度以上快速水冷，从而获得过饱和固溶体。随后对合金进行冷变形，冷变形后的合金再经过时效处理使其析出第二相，产生析出强化效果。原制备流程复杂，固溶-时效热处理工艺需两次加热过程，能源消耗量大，生产成本较高、效率低。

然而由铜铬相图可知，室温下铬基本不固溶于铜，即使在共晶温度下，溶解度也仅为0.68wt％。铜铬合金中的铜、铬组元以假合金的形式存在，因此为了获得强度和导电性能优良的CuCr合金，常常采用形变强化和沉淀强化相结合的方法。传统的制备过程为：先将合金加热至固溶线温度以上快速水冷，从而获得过饱和固溶体。随后对合金进行冷变形，冷变形后的合金再经过时效处理使其析出第二相，产生析出强化效果。原制备流程复杂，固溶-时效热处理工艺需两次加热过程，能源消耗量大，生产成本较高、效率低。

公开号CN110438366A公开了一种高强高导析出强化铜铬合金导电杆及其制备方法和应用。使用真空熔炼炉熔炼获得铸锭，将铸锭固溶时效处理和两次变形时效处理得到铜铬合金导电杆。该方法工艺流程复杂，生产成本高。

近年来，通过快速凝固法制备高强高导电铜合金已取得了一定的研究进展。Tenwick和Davies研究表明，通过单辊甩带法制备厚度约20μm的条带中，铬的固溶度提高到2.72wt％，时效后铜铬合金的硬度达到400HV，为常规合金的3倍，但导电率仅为50％IACS。尽管通过快速凝固技术，可以显著细化铜合金组织，铜合金硬度强度大幅提高，但由于固溶原子的存在，导电率普遍较低，同时，目前高性能铜合金的快速凝固方法只限于生产条带，产品尺寸较小，影响了其应用范围。

热压扩散工艺是将同种或异种金属箔片叠放，在高温下施加压力进行扩散连接，使层与层之间产生金属键结合，最终形成致密的组织结构。将快速凝固法制备的铜铬合金条带叠放置于热压设备中，控制温度在铜铬合金时效温度范围，通过扩散连接使条带之间的界面愈合，固溶的铬元素析出，起到析出强化的作用，最终得到高强高导铜铬合金制品。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种高强高导铜铬合金的制备方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种高强高导铜铬合金的制备方法，包括如下步骤：

(1)合金熔炼：将铜铬合金原料置于真空感应熔炼炉内，抽真空至1～100Pa，充入0.01～0.10MPa的工业纯氩气气氛进行熔炼，熔炼温度为1100～1300℃，最后浇铸获得铜铬合金铸锭；