[發(fā)明專(zhuān)利]一種高強(qiáng)高導(dǎo)彌散強(qiáng)化銅合金及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010508439.7
• 申請(qǐng)日: 2010-10-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101956094A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉紹軍;肖勇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院
• 主分類(lèi)號(hào): C22C9/00
• 分類(lèi)號(hào): C22C9/00;C22C1/05
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 44248
• 代理人: 胡吉科

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及一種銅基有色合金，尤其是一種高強(qiáng)高導(dǎo)彌散強(qiáng)化銅合金。本發(fā)明還涉及該高強(qiáng)高導(dǎo)彌散強(qiáng)化銅合金的制備方法。

背景技術(shù)

彌散強(qiáng)化銅（DSC）是一種具有優(yōu)異力學(xué)性能，同時(shí)又具備良好導(dǎo)電導(dǎo)熱性的高性能功能材料。作為重要的功能材料，彌散強(qiáng)化銅已在汽車(chē)、焊接電極、引線框架、微波器件等工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。通過(guò)添加少量的第二相顆粒，彌散強(qiáng)化銅在保持銅合金良好導(dǎo)電導(dǎo)熱性同時(shí)又提高了其機(jī)械強(qiáng)度。彌散強(qiáng)化的實(shí)質(zhì)是利用均勻彌散的超細(xì)微粒阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)從而提高材料在高溫條件下的力學(xué)性能,?其均勻彌散第二相的強(qiáng)化作用既提高了材料的高溫強(qiáng)度和硬度，又不會(huì)明顯降低合金的導(dǎo)電性能，從而使該材料具有良好的綜合性能。

陶瓷顆粒由于具有很好的強(qiáng)度、優(yōu)異的高溫力學(xué)穩(wěn)定性以及耐腐蝕性，因此通常作為彌散強(qiáng)化銅增強(qiáng)相的首選材料。然而，由于銅的晶體結(jié)構(gòu)與陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)差別較大，因此銅與陶瓷有著較差的界面性能。由于較差的界面性能容易導(dǎo)致陶瓷顆粒的團(tuán)聚，并且容易在界面處形成缺陷，從而降低材料的力學(xué)性能。由于增強(qiáng)相在彌散強(qiáng)化銅合金中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定時(shí)，增強(qiáng)相顆粒粒徑越小，則其在基體中的彌散度也越高，材料強(qiáng)度也將更高。因此，盡可能減小增強(qiáng)相顆粒的粒徑并避免它們?cè)跓Y(jié)和退火過(guò)程中的長(zhǎng)大是制備高強(qiáng)高導(dǎo)彌散強(qiáng)化銅合金的關(guān)鍵。

目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開(kāi)發(fā)出眾多彌散強(qiáng)化銅的制備工藝來(lái)制備具有高度細(xì)化彌散增強(qiáng)相顆粒的銅合金，主要包括粉末冶金法（機(jī)械混合法）、機(jī)械合金化法、復(fù)合電沉積法和混合鑄造法、內(nèi)氧化法和反應(yīng)噴射沉積法等。其中，通過(guò)機(jī)械合金化法或機(jī)械合金化法與內(nèi)氧化法相結(jié)合的方法來(lái)制備彌散強(qiáng)化銅，具有生產(chǎn)效益高，產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，因此這些方法在彌散強(qiáng)化銅的商業(yè)制備中使用非常普遍。它們的基本原理為，通過(guò)高能球磨或內(nèi)氧化的方式使陶瓷增強(qiáng)相擴(kuò)散溶解于銅基體中，由于陶瓷增強(qiáng)相溶于銅基體是一種非平衡態(tài)，在高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中這些陶瓷相將彌散析出從而達(dá)到很好的細(xì)化和彌散效果。

然而，機(jī)械合金化法或機(jī)械合金化與內(nèi)氧化結(jié)合的方法存在一個(gè)很大的缺陷，那就是陶瓷增強(qiáng)相在彌散析出的過(guò)程中將優(yōu)先依附于那些未溶解的陶瓷顆粒為核長(zhǎng)大，從而容易導(dǎo)致陶瓷增強(qiáng)相的粗化，降低陶瓷顆粒的彌散度。

此外，由于陶瓷具有較差的導(dǎo)電性，當(dāng)以陶瓷作為彌散強(qiáng)化銅增強(qiáng)相時(shí)，將不可避免的降低彌散強(qiáng)化銅合金的導(dǎo)電性能。陶瓷增強(qiáng)相影響合金導(dǎo)電性的基本原理為：銅與陶瓷有著不同的熱膨脹系數(shù)，熱膨脹系數(shù)差異造成的內(nèi)應(yīng)力將會(huì)導(dǎo)致晶格畸變，從而引起陶瓷彌散相周?chē)奈诲e(cuò)密度增加,?再加上陶瓷顆粒本身導(dǎo)電性差，使得電子在傳輸過(guò)程中容易在銅與陶瓷界面處發(fā)生散射，從而降低材料的電導(dǎo)率。因此，通過(guò)傳統(tǒng)的改進(jìn)彌散強(qiáng)化銅制備工藝的方法，并不能從根本上改變陶瓷增強(qiáng)顆粒降低彌散強(qiáng)化銅合金導(dǎo)電性的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種摻雜微量金屬元素的高強(qiáng)高導(dǎo)彌散強(qiáng)化銅合金，這種銅合金具有顯著提高的力學(xué)和導(dǎo)電性能。本發(fā)明還提供這種高強(qiáng)高導(dǎo)彌散強(qiáng)化銅合金的制備方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種高強(qiáng)高導(dǎo)彌散強(qiáng)化銅合金，包括銅基和陶瓷彌散強(qiáng)化相，所述高強(qiáng)高導(dǎo)彌散強(qiáng)化銅合金還包括摻雜元素，所述摻雜元素為鎳(Ni)、釔(Y)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鋯(Zr)和鉿(Hf)中的一種或兩種或者多種。

所述陶瓷彌散強(qiáng)化相優(yōu)選為氧化鋯(ZrO₂)、氧化釔(Y₂O₃)、氧化鎂(MgO)、氧化鋁(Al₂O₃)和硼化鈦(TiB₂)中的一種或兩種或者多種，其在銅合金中所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%～2%?。

其中所述摻雜元素在銅合金中所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為0.1%～1%?。

本發(fā)明的高強(qiáng)高導(dǎo)彌散強(qiáng)化銅合金的制備方法，包括制備彌散強(qiáng)化銅合金粉末的步驟，所述彌散強(qiáng)化銅合金粉末的制備步驟包括下列分步驟：

A1、采用水霧化法或者氣霧化法分別制備含有鋯(Zr)、釔(Y)、鎂(Mg)和鋁(Al)中的至少一種彌散強(qiáng)化相金屬元素的銅合金粉末，和含有鎳(Ni)、釔(Y)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鋯(Zr)和鉿(Hf)中的至少一種金屬摻雜元素的銅合金粉末；