[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)度、高導(dǎo)電、抗高溫軟化性能的Cu-Nb合金的制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010146348.3
• 申請(qǐng)日: 2010-04-14
• 公開（公告）號(hào): CN101818273A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪明樸;雷若姍;李周;魏海根;賈延琳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C1/05
• 分類號(hào): C22C1/05;C22C9/00;C22C27/02
• 代理公司: 長沙新裕知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43210
• 代理人: 黃鍵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種Cu-Nb合金制備方法，特別是一種可應(yīng)用于電真空、電阻焊電 極、高壓開關(guān)、電子電工、核技術(shù)等領(lǐng)域的具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)電、抗高溫軟 化性能的納米彌散強(qiáng)化Cu-Nb合金的制備方法。

背景技術(shù)

近年來，微波技術(shù)、微電子、電子、航天、航空、核技術(shù)等領(lǐng)域的發(fā)展對(duì) 導(dǎo)電材料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和環(huán)境適應(yīng)能力提出了更高的要求，如制造超大規(guī)模 集成電路引線框架和微波管柵網(wǎng)等通常需要σ_b≥600MPa，相對(duì)電導(dǎo)率 ≥80％IACS，而且抗高溫軟化溫度必須達(dá)800K以上的導(dǎo)電材料。純銅和Cu-Zr、 Cu-B、Cu-Ag等銅合金導(dǎo)電率雖高(98％IACS以上)，但強(qiáng)度過低。沉淀強(qiáng)化 型銅合金，如Cu-Fe-P、Cu-Ni-Si、Cu-Cr-Zr等，雖具有高強(qiáng)度(σ_b可達(dá)500MPa 以上)，但導(dǎo)電率偏低(75％IACS以下)，且抗高溫退火軟化性能不高，當(dāng)溫度 高于500℃后即迅速出現(xiàn)退火軟化，特別是溫度大于600℃時(shí)，這類合金因退火 軟化和沉淀粒子的回溶，強(qiáng)度和導(dǎo)電率均急劇下降而喪失高強(qiáng)高導(dǎo)的特性。目 前在上述領(lǐng)域應(yīng)用較多的是納米彌散強(qiáng)化Cu-Al₂O₃合金。可是Cu-Al₂O₃合金雖 具有極高的抗高溫退火軟化能力，但其強(qiáng)化粒子Al₂O₃不導(dǎo)電，容易引起用其制 作的微器件局部區(qū)域?qū)щ娦灾袛啵瑥亩绊懥似湓谖㈦娮宇I(lǐng)域和電真空領(lǐng)域的 應(yīng)用。納米彌散強(qiáng)化Cu-Nb合金因其具有高強(qiáng)度和高導(dǎo)電的性能日益受到人們 的關(guān)注，現(xiàn)有的關(guān)于Cu-Nb合金的研究集中在高濃度合金體系，主要應(yīng)用于超 高脈沖磁場領(lǐng)域，合金雖具有極高的強(qiáng)度，但導(dǎo)電率仍然偏低而難以滿足電真 空、電阻焊電極、高壓開關(guān)、電子電工、核技術(shù)等領(lǐng)域的要求。如何制備具有 高強(qiáng)度、高導(dǎo)電、抗高溫軟化性能的納米彌散強(qiáng)化Cu-Nb合金正在成為研究熱 點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)度、高導(dǎo)電、抗高溫軟化性能的Cu-Nb合 金的制備方法。

該制備方法包括以下步驟：

(1)將純度≥99.98％，平均粒度為10～15μm的Cu粉與純度≥99.95％，平 均粒度≤5μm的Nb粉按重量比(70.4～99)∶1放入瑪瑙罐中，再裝入三種不同 半徑的瑪瑙球，大球半徑10～12mm，中球半徑5～6mm，小球3.6～4mm，三者重 量百分比為1∶(3～4)∶(3.5～5)進(jìn)行球磨，球料比(10～14)∶1，轉(zhuǎn)速200～240rpm， 球磨時(shí)間30～40h，制得Cu-Nb納米晶固溶體粉末；

(2)將Cu-Nb納米晶固溶體粉末進(jìn)行氫氣保護(hù)退火，退火溫度500～550℃， 保溫1.0～1.5h；將退火后的Cu-Nb納米晶固溶體粉末與粒度為0.1～100μm的硼 粉均勻混合，所加硼粉的濃度為5～80ppm，將混合料抽真空至10^-2～10^-3Pa，再 充入(1～1.5)×10⁵Pa的純度＞99.998％的氬氣，升溫至700～750℃，保溫1～1.5h 后再次抽真空至10^-2～10^-3Pa進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)，熱壓壓強(qiáng)25～28MPa，熱壓時(shí)間 2.5～3h，制得Cu-Nb合金坯錠；

(3)對(duì)Cu-Nb合金坯錠用銅包覆，制成包套后封口，再將包好銅套的錠坯 加熱至800～850℃，熱擠壓成棒材或板坯材，熱擠壓時(shí)模溫380～420℃，擠壓比 (25～30)∶1。

作為改進(jìn)，所述步驟(2)中的硼粉為非晶硼粉。

作為更進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(3)中的銅為無氧銅。