[發(fā)明專利]一種高導(dǎo)電高強(qiáng)銅鐵合金及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810041350.0
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN108251684A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李云平
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22F1/08;C22C1/04;B22F9/08
• 代理公司: 長沙朕揚(yáng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43213
• 代理人: 楊斌

本發(fā)明提供了一種高導(dǎo)電高強(qiáng)銅鐵合金及其制備方法。該合金中Fe析出相在銅基體內(nèi)呈亞微米級均勻分布，且Fe含量為5?25wt％，導(dǎo)電率為45?60％IACS，抗拉強(qiáng)度為620?1360MPa。該合金的制備方法包括以下步驟：首先采用霧化法制備合金粉末；然后將合金粉末進(jìn)行燒結(jié)處理，得到燒結(jié)坯；再將燒結(jié)坯進(jìn)行拔絲處理，得到絲材；最后將絲材經(jīng)過時效處理后得到銅鐵合金。采用本發(fā)明的方法制備高導(dǎo)電高強(qiáng)銅鐵合金能解決高強(qiáng)高導(dǎo)電銅鐵合金中鐵相分布不均勻的問題，可實(shí)現(xiàn)銅基體內(nèi)Fe析出相的亞微米級的均勻分布，保持合金高導(dǎo)電率的前提下最大限度提高合金強(qiáng)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于銅鐵合金領(lǐng)域，尤其涉及一種高導(dǎo)電高強(qiáng)銅鐵合金及其制備方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的高強(qiáng)高導(dǎo)電銅鐵合金通常采用鑄造后繼續(xù)結(jié)合如拔絲、熱處理等方法制備得到。由于鑄造過程中存在鐵析出相尺寸大、分布不均勻等問題，導(dǎo)致銅鐵合金經(jīng)拔絲加工后的力學(xué)性能難以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)，仍然存在力學(xué)性能不足的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服以上背景技術(shù)中提到的不足和缺陷，提供一種高導(dǎo)電高強(qiáng)銅鐵合金及制備方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種高導(dǎo)電高強(qiáng)銅鐵合金，所述高導(dǎo)電高強(qiáng)銅鐵合金中Fe析出相在銅基體內(nèi)呈亞微米級均勻分布，所述高導(dǎo)電高強(qiáng)銅鐵合金的Fe含量為5-25wt％，導(dǎo)電率為45-60％IACS，抗拉強(qiáng)度為620-1360MPa。

作為一個總的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的高導(dǎo)電高強(qiáng)銅鐵合金的制備方法，包括以下步驟：(1)采用霧化法制備合金粉末；所述霧化法為氣霧化法或水霧化法，所述氣霧化法中氣體流量為0.02-0.24m³/s，氣體壓力為0.5-9MPa，霧化熔體溫度為1150-1350℃；所述水霧化法中，水流量為110-380kg/min，水壓為5.5-20MPa，霧化熔體溫度為1150-1350℃；(2)將合金粉末進(jìn)行燒結(jié)處理，得到燒結(jié)坯；(3)將燒結(jié)坯進(jìn)行拔絲處理，得到絲材；(4)絲材經(jīng)過時效處理后實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度與導(dǎo)電性能的同步提高，最終得到銅鐵合金。

上述的制備方法，優(yōu)選的，所述步驟(1)中氣霧化法在氮?dú)饣蛘邭鍤鈿夥障逻M(jìn)行。本發(fā)明的制備方法采用霧化法制備合金粉末，合金液滴冷卻速度快，得到的合金粉末中銅基體內(nèi)鐵為過飽和固溶狀態(tài)或以亞微米級呈均勻彌散分布，可避免傳統(tǒng)鑄造過程中鐵的宏觀偏析帶來的合金難加工及由于鐵相粗大而導(dǎo)致的合金力學(xué)性能低等問題。而采用水霧化法制備合金粉末，則具有成本較低的優(yōu)點(diǎn)，且所得合金粉末的粒度可以管控在較細(xì)范圍內(nèi)。

上述的制備方法，優(yōu)選的，所述步驟(1)中合金粉末的粒度為10-100μm。將粒度控制在本發(fā)明的范圍可以提高粉末的燒結(jié)性能，這是因?yàn)椋６忍r，粉末氧含量高，會惡化燒結(jié)制品的塑性加工性能，粒度太大時，粉末燒結(jié)性能差。

上述的制備方法，優(yōu)選的，所述步驟(2)中燒結(jié)處理的具體操作步驟包括：首先將合金粉末在30-300MPa的壓力下壓制得到粉末壓坯；然后在還原氣氛下，將粉末壓坯在1000-1200℃條件下進(jìn)行燒結(jié)，時間為0.5-2h。燒結(jié)過程的壓制壓力及燒結(jié)溫度需控制在合適的范圍內(nèi)，壓制壓力過低，將導(dǎo)致粉末坯料致密度低，燒結(jié)后容易引起制品變形，壓制壓力過高，會使壓坯內(nèi)應(yīng)力增加，容易發(fā)生翹曲、裂紋等燒結(jié)缺陷；燒結(jié)溫度過低時，粉末坯體難以全致密化，致使燒結(jié)坯內(nèi)含有氣孔等缺陷，在后續(xù)拔絲加工過程中容易出現(xiàn)斷裂；而燒結(jié)溫度過高，燒結(jié)體將容易變形，且成本偏高。

上述的制備方法，優(yōu)選的，所述還原氣氛是指氫氣、分解氨和/或一氧化碳?xì)夥铡２捎眠€原氣氛燒結(jié)，粉末顆粒表面的氧可以在升溫過程中得到還原，降低制品的氧含量，有利于最終制品的加工性能和導(dǎo)電性。