[发明专利]一种Cu-NbC纳米弥散强化铜合金及其制备方法

摘要

本发明涉及粉末冶金材料技术领域，公开了一种Cu‑NbC纳米弥散强化铜合金及其制备方法，按体积百分比计，包括NbC：3‑10vol％，余量是Cu。合金制备过程包括：机械合金化法原位合成Cu‑NbC合金粉末、氢气还原、真空热压烧结、包套热挤压等工序，本发明制备工艺简单，生产装备常见，有利于工业化生产；所制备的Cu‑NbC合金σ_b可达1000MPa以上，相对导电率为50％‑65％IACS，抗退火软化温度高达900℃以上，可满足热核聚变、磁悬浮列车、电磁炮、微重力装置等强磁场工程领域对导电器件的性能要求。

主权项

1.一种Cu‑NbC纳米弥散强化铜合金的制备方法，其特征在于，所述的铜合金组分范围是NbC:3‑10vol%，余量为Cu；制备方法包括了以下步骤：步骤1：原材料球磨预处理按Cu‑NbC合金各组分重量百分比，分别取纯Cu粉和纯C粉混合均匀，在氩气气氛保护下进行3‑5h的球磨，球磨转速300‑400rpm、球料比(10‑15)：1，制得纳米晶Cu‑C复合粉末；再取纯Nb粉在氩气气氛保护下，以(5‑10)：1的球料比，200‑300rpm的转速进行4‑6h球磨碾碎，获得具有应变的超细Nb粉；步骤2：机械合金化将第一步所得到的Cu‑C复合粉末与纯Nb粉均匀混合后，在氩气气氛保护下进行球磨，使Nb与C发生原位反应生成NbC，制得内部含有大量NbC纳米粒子的Cu‑NbC纳米晶合金粉末；球磨工艺参数为：球料比(15‑20)：1，球磨转速300‑400rpm，球磨时间40‑50h；步骤3：球磨粉末还原将第二步所得到的Cu‑NbC纳米晶合金粉末置于氢气还原炉中，加热至550‑600℃，保温1.0‑1.5h进行还原；步骤4：真空热压烧结将第三步所得的粉末与非晶硼粉混合均匀，所述的非晶硼粉的浓度为80‑200ppm，将混合料置入石墨模具后放入真空热压机中，抽真空至10‑3‑10‑4Pa，再以10‑20℃/min的升温速率从室温升至800‑900℃，以30‑40MPa的热压压力，对Cu‑NbC合金粉末保温保压2‑3h，得到含氧量≤10ppm，致密度大于98%的热压合金坯锭；步骤5：热挤压及冷成形加工将第四步所得的Cu‑NbC合金坯锭用无氧铜包覆，制成包套后封口，再将包好铜套的锭坯在高纯氮气保护下加热至850‑950℃，热挤压成棒材或板坯材，热挤压时模温400‑450℃，挤压比(25‑40)：1；冷加工过程中去应力退火必须在还原性气氛保护下，于600‑700℃进行。