[發明專利]一種高強高導形變Cu-Cr-Ag原位復合材料的短流程制備方法

有效

• 申請號: 201611087235.4
• 申請日: 2016-12-01
• 公開（公告）號: CN106756207B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 劉克明;陸德平;黃志開;張興旺;陳志寶;尹懿;陸磊
• 申請（專利權）人: 南昌工程學院;江西省科學院應用物理研究所
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22F1/08
• 代理公司: 江西省專利事務所 36100
• 代理人: 李衛東

一種高強高導形變Cu?Cr?Ag原位復合材料的短流程制備方法，其步驟如下：（1）采用中頻感應熔煉結合石墨模澆注的方法熔鑄Cu?Cr?Ag三元合金鑄錠；（2）將鑄錠放入區域熔煉?定向凝固爐中進行定向凝固處理，使Cr枝晶沿軸向形成定向排列的微納米級纖維；（3）對經定向凝固處理的材料進行多道次冷拉變形，使在定向凝固過程中形成的微納米級纖維進一步細化成納米級纖維；（4）采用最終時效熱處理對材料的強度、電導率和延伸率等進行綜合調控。本發明通過鑄態組織控制形成連續的定向排列微納米級纖維，結合冷拉變形、合金化和最終時效熱處理，縮短了制備工藝流程，減少了冷變形應變量，顯著增加了最終材料的尺寸，并使最終材料獲得穩定和良好的使用綜合性能，可拓寬形變Cu基原位復合材料在高新技術領域的應用范圍。

技術領域

本發明屬于有色金屬材料的制備技術領域，特別是涉及一種大尺寸高強高導形變Cu-Cr-Ag原位復合材料的短流程制備方法。

背景技術

現代科學技術的發展對導電材料的各項性能提出了越來越高的要求，在高強磁場線圈、大規模集成電路引線框架及高速電氣化鐵路接觸線等許多應用場合，不僅要求導電材料具有高的電導率，還要求材料具有較高的抗拉強度和延伸率。目前，形變原位復合法是制備高強高導Cu基材料最理想的方法，它通過熔鑄技術在鑄態合金中原位形成第二相，并經大塑性變形使合金中的第二相沿加工方向形成定向排列的纖維，其中纖維相是載荷的主要承擔者，Cu基體主要起導電通道的作用。現有的形變原位復合法研究大多集中于Cu-Nb、Cu-Ag、Cu-Fe及Cu-Cr等合金，Nb和Ag屬貴金屬，使相應材料的工業化生產和商業化應用受到限制，Fe在Cu基體中的高溫固溶度較高、低溫擴散速度慢，而固溶于Cu基體中的Fe原子嚴重損害材料的電導率。形變Cu-Cr系原位復合材料由于第二相Cr與Cu的液態溶混間隙小、成本較低、強化效果良好而引起了科技工作者們的廣泛關注。

形變Cu-Cr系原位復合材料的主要制備工藝通常是：中頻感應熔煉、澆注、長時間預備熱處理或固溶處理、熱軋、穿插中間熱處理的大塑性冷變形、最終熱處理等。其中，預備熱處理是為了消除或減少鑄造過程中引起的成分不均勻等非平衡凝固組織效應，降低變形抗力；熱軋是為了消除或減少鑄態組織的微觀缺陷，破碎第二相枝晶，使其轉變為細小的顆粒狀或棒狀組織；大塑性冷變形是為了使鑄態組織中無序分布的破碎的第二相枝晶，逐漸轉變成沿加工方向定向排列的纖維；適當的中間熱處理是為了消除或減少大塑性冷變形引起的殘余應力，以利于進一步冷變形；最終熱處理是為了促進固溶Cr原子的析出提高材料的電導率。這種制備方法的纖維相是通過大塑性變形破碎和細化第二相Cr枝晶獲得的，纖維連續性差，難以保證各種應用場合下材料綜合性能的穩定性。此外，為了獲得高強度，該類材料的大塑性冷變形應變量往往達到10甚至更高。上述對現有形變Cu-Cr系原位復合材料制備方法的分析表明，該方法工藝復雜，流程長，熱、冷變形應變量大，最終材料的截面尺寸很小，纖維連續性差，制備的材料使用綜合性能不穩定。因此，非常有必要研制一種新的大尺寸高強高導形變Cu-Cr系原位復合材料及其制備方法，簡化材料的制備工藝，縮短材料的制備流程，獲得大截面尺寸的材料，增強纖維的連續性，提高材料的使用綜合性能。

發明內容

針對現有形變Cu-Cr原位復合材料及制備技術存在的不足，本發明提供一種高強高導形變Cu-Cr-Ag原位復合材料的短流程制備方法，使定向凝固和冷拉變形相結合，大大減少冷變形應變量、縮短工藝流程，顯著增加最終材料的截面尺寸，形成連續的增強相纖維，提高材料的使用綜合性能。

本發明所采用技術方案的具體步驟如下：

1、采用中頻感應熔煉結合石墨模澆注的方法熔鑄Cu-Cr-Ag三元合金鑄錠；

2、將鑄錠放入區域熔煉-定向凝固爐中進行定向凝固處理，使Cr枝晶沿軸向形成定向排列的微納米級纖維；

3、對經定向凝固處理的材料進行多道次冷拉變形，使在定向凝固過程中形成的微納米級纖維細化成納米級纖維；