[發明專利]一種高強度高導電率銅鎂系合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201510926780.7
• 申請日: 2015-12-14
• 公開（公告）號: CN105543533B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 李周;肖柱;李亞萍;方梅;龔深;雷燁琛
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22C1/03;C22F1/08
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司11340
• 代理人: 陳介雨

技術領域

本發明涉及一種高強度高導電率銅鎂系合金及其制備方法，屬于有色金屬新材料領域。

背景技術

在金屬材料領域中，高強高導銅合金因其優異的物理性能和力學性能一直受到普遍重視，是一種重要的有色金屬結構功能材料，廣泛應用于電氣化鐵路的接觸線材料中。目前電氣化鐵路的接觸線材料主要有Cu-Mg、Cu-Sn、Cu-Ag、Cu-Cr-Zr等。Cu-Ag和Cu-Sn導電率較好，但強度和抗高溫軟化性能偏低；國內目前正在研發的Cu-Cr-Zr銅合金接觸線合金，以期滿足強度600MPa以上、導電率80％IACS以上的高端需求，但這種析出強化型接觸線生產工藝復雜，必須進行熱處理，很難實現規模化生產。Cu-Mg合金是目前在高速線上使用最多的，具有較好的抗拉強度(500-550MPa)，但是導電率卻難以突破70％IACS。

CN104711449A公布了一種微合金化銅鎂合金材料，它由鎂0.05-0.15％，磷0.001-0.005％，CuY15合金0.005-0.1％和銅組成，該合金采用真空熔煉制成，導電率較高，但其強度不到400MPa，且延伸率很低。CN104711449A公布了一種微合金化銅鎂合金材料，它由鎂0.05-0.15％，磷0.001-0.005％，CuY15合金0.005-0.1％和銅組成，該合金采用真空熔煉制成，導電率較高，但其強度不到400MPa，且延伸率很低。CN1924048公布了一種汽車電器用高導電率銅鎂合金，產品中含有鎂0.4-0.8％，磷0.001-0.1％，余量為銅。該銅鎂合金抗拉強度超過460MPA，導電率僅為62-64％IACS。以上合金均基于P的脫氧作用和第二相生成而設計的，但P元素難以全部與Mg結合，致使合金導電率難以提高。CN 102851526A公布了一種高導電率銅鎂合金接觸線及其加工工藝，該銅鎂合金中含有0.02wt％～0.10wt％的鎂，≤0.01wt％的銀，余量為銅和不可避免的雜質，該合金通過銀的添加，合金的導電性能超過90％，但也極大的降低了合金的強度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高強度高導電率的銅鎂系合金及其制備方法，通過添加鈣和微量硼元素，達到優于傳統銅鎂的高強度高導電率的目的。本發明生產的合金與現有的銅鎂合金相比，其強度、導電率更高，抗高溫軟化能力更強，可應用于航空航天、高速軌道交通、電子信息等領域所需的高強高導合金。

為實現以上發明目的，本發明的技術方案是：

一種高強度高導電率銅鎂系合金，所述銅鎂系合金的化學成分組成為：

Mg：0.2-0.8wt％；

Ca：0.05-0.5wt％；

B：0.005-0.01wt％；

余量是Cu和不可避免的雜質。

所述銅鎂系合金的抗拉強度優選為480-565MPa，延伸率優選為7％-11％，導電率優選為73％-83％IACS。

所述高強度高導電率銅鎂系合金的制備方法，主要在于熔煉制備CuMgCaB合金熔體：采用電解純銅、純鎂、Cu-Ca中間合金和Cu-B中間合金為原料，將所有原料烘烤干后，采用非真空感應熔煉爐進行熔煉，熔化及加料順序依次為：

(1)在熔煉爐中裝料加入電解純銅，加煅燒木炭覆蓋劑，升溫至1200℃-1250℃，熔化，控制爐溫在1100℃-1120℃之間；

(2)加入純鎂，熔化，控制爐溫在1020℃-1060℃之間，加入Cu-B中間合金，熔化，控制爐溫在1020℃-1060℃之間；

(3)加入Cu-Ca中間合金，熔化，加入冰晶石和氟化鈣，攪拌撈渣，熔勻后形成CuMgCaB合金熔體。

所述高強度高導電率銅鎂系合金的制備方法，優選的具體包括以下步驟：

(1)熔煉制備CuMgCaB合金熔體

(2)半連鑄

將步驟(1)的CuMgCaB合金熔體在半連續鑄造機組上半連鑄成板坯，鑄造時熔體溫度保持在1100℃-1150℃，鑄造速度4.0～6.5m/h，冷卻水壓力0.04～0.08MPa；

(3)銑面

將步驟(2)得到的鑄坯進行雙面銑面，去除表面缺陷；

(4)冷軋

將步驟(3)所得板坯進行冷軋變形，冷軋道次軋下量20％-30％，總變形量70％-85％；

(5)中間退火

將步驟(4)所得冷軋軋板坯在分解氨的氣氛下于630℃-720℃退火0.5-2小時；

(6)冷精軋