[发明专利]一种1500MPa级无铍超级高强高韧铜合金及其制备方法

权利要求书

1.一种无铍超级高强高韧铜合金，其特征在于，该铜合金含有以下质量百分比的成分：Al:9.5～11.5％，Fe:3.5～6.0％，Ni:3.5～6.0％，Mn:0.3～1.2％，Cr:0.2～1.0％，Hf:0.5～1.2％，Mo:0.1～0.4％，Sn:0.1～0.2％，其中，Ni、Fe、Al质量含量的关系为(Ni+Fe):Al＝0.8～1.2：1，P、S、Bi、As的总含量控制在0.001％以下，其余为Cu和不可避免的杂质；所述铜合金通过以下方法制得：

(1)真空感应熔炼：按照铜合金成分配料，在真空感应炉中均匀搅动熔炼，浇铸成铸锭；

(2)均匀化处理及开坯：将步骤(1)得到的铸锭在930～970℃保温不少于3.0h，消除成分偏析，获得组织和性能均匀的铸坯，出炉后立即以热锻或者热轧方式开坯，终锻或终轧温度为900℃，空冷至室温；

(3)高温轧制：将步骤(2)得到的板坯在930～950℃保温1.0～2.0h，随即进行高温轧制，水冷至室温；

(4)高温短时保温后中温强变形连续轧制：将步骤(3)得到的板材加热至880～930℃，保温10～30min，冷却至750～850℃，随后进行多道次连续中温轧制，累计变形量为80～95％，终轧温度控制在550～650℃；

(5)纳米退火孪晶调控热处理：将步骤(4)得到的板材在500～650℃进行短时热处理，保温时间不大于30min，随后冷却至室温；

(6)小变形异步冷轧：将步骤(5)得到的板材在室温进行多道次小变形量异步轧制，总变形量不大于30％；

(7)低温时效热处理：将步骤(6)得到的板材在180～400℃进行低温时效热处理，保温时间为1.0～5.0h，空冷至温室。

2.根据权利要求1所述的一种无铍超级高强高韧铜合金，其特征在于，所述的铜合金含有以下质量百分比的成分：Al:10.0～11.0％，Fe:5.0～6.0％，Ni:5.0～6.0％，Mn:0.5～1.0％，Cr:0.3～0.8％，Hf:0.5～0.8％，Mo:0.2～0.3％，Sn:0.1～0.2％，Ni、Fe、Al质量含量的关系为(Ni+Fe):Al＝0.9～1.1：1，P、S、Bi、As的总含量控制在0.001％以下，其余为Cu和不可避免的杂质。

3.根据权利要求1或2所述的一种无铍超级高强高韧铜合金，其特征在于：所述的铜合金的组织由超细尺度的α相及分布其中的亚微米和纳米级析出相构成，α相中富含高密度纳米退火孪晶。

4.根据权利要求1或2所述的一种无铍超级高强高韧铜合金，其特征在于：所述的铜合金中包含析出相，其种类主要是微米级或纳米级NiAl、Fe₃Al、Cr相，且α相中纳米退火孪晶的体积分数不小于15％，孪晶宽度为50～300nm。

5.一种如权利要求1或2所述的无铍超级高强高韧铜合金的制备方法，其特征在于：制备方法包括以下步骤：

(1)真空感应熔炼：按照铜合金成分配料，在真空感应炉中均匀搅动熔炼，浇铸成铸锭；

(2)均匀化处理及开坯：将步骤(1)得到的铸锭在930～970℃保温不少于3.0h，消除成分偏析，获得组织和性能均匀的铸坯，出炉后立即以热锻或者热轧方式开坯，终锻或终轧温度为900℃，空冷至室温；

(3)高温轧制：将步骤(2)得到的板坯在930～950℃保温1.0～2.0h，随即进行高温轧制，水冷至室温；

(4)高温短时保温后中温强变形连续轧制：将步骤(3)得到的板材加热至880～930℃，保温10～30min，冷却至750～850℃，随后进行多道次连续中温轧制，累计变形量为80～95％，终轧温度控制在550～650℃；

(5)纳米退火孪晶调控热处理：将步骤(4)得到的板材在500～650℃进行短时热处理，保温时间不大于30min，随后冷却至室温；

(6)小变形异步冷轧：将步骤(5)得到的板材在室温进行多道次小变形量异步轧制，总变形量不大于30％；

(7)低温时效热处理：将步骤(6)得到的板材在180～400℃进行低温时效热处理，保温时间为1.0～5.0h，空冷至温室。