[發明專利]一種高強度高軟化溫度的低鈹銅合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201810283937.2
• 申請日: 2018-04-02
• 公開（公告）號: CN108315581B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 何欽生;鄒興政;李方;唐銳;趙安中
• 申請（專利權）人: 重慶材料研究院有限公司
• 主分類號: C22C9/06
• 分類號: C22C9/06;C22C1/03;C22F1/08
• 代理公司: 重慶志合專利事務所(普通合伙) 50210
• 代理人: 胡榮琿

本發明涉及一種高強度高軟化溫度的低鈹銅合金及其制備方法，低鈹銅合金各組分的質量百分比為：Be：0.2?0.5％，Ni：1.0?1.8％，Co：0.15?0.4％，Ag：0.5?0.8％，Zr：0.05?0.1％，Mg：0.02?0.05％，不可避免的雜質≤0.1％，余量為Cu。本發明制備的低鈹銅合金的抗拉強度可達850～1000MPa，電導率為50～60％IACS，軟化溫度可達600℃以上，同時還具有優良的高彈性穩定性、低彈性后效、無磁性、耐磨性、耐蝕性及塑性等綜合性能，可用于軌道交通、航空、汽車、電力、電子、精密儀器儀表等行業。

技術領域

本發明涉及合金材料領域，具體涉及一種高強度高軟化溫度的低鈹銅合金及其制備方法。

背景技術

我國對含鈹銅合金材料的年需求量約為4000t且逐年上升，但受技術水平等限制，80％以上仍依賴進口。鈹的價格昂貴且為劇毒物質，低鈹銅合金的鈹含量為0.2％～0.7％，具有良好的導電性能及一定的強度而被廣泛應用，且鈹含量較TBe2等高強度含鈹銅合金低，具有成本優勢并有利于環保。隨著TBe0.3-1.5、TBe0.4-1.8等低鈹銅合金新增到國標中，低鈹銅合金受到越來越多的關注。目前，國產低鈹銅合金的時效后抗拉強度約為650～750MPa，電導率為45～60％IACS，由于合金中雜質元素等含量較高，電導率一般偏下限。國際知名廠商如NGK所產低鈹銅合金材料的抗拉強度為700～950MPa，電導率為50～60％IACS；高強度鈹銅合金中的鈹含量為1.6％～2.1％，時效后抗拉強度最高可超過1400MPa，但電導率僅為22％IACS。對于銅合金本身，任何提高其強度的方法都會導致電導率降低，因此銅合金的高強度和高導電率是一對矛盾，不可兼得。

但是，隨著科技發展，軌道交通、軍工、航空、電子等領域某些部件所用導體材料需同時具有高電導率和高強度。例如，強磁場技術磁體系統線圈材料必須具有1GPa以上的抗拉強度以承受強洛侖茲力，又須兼有60％～75％IACS以上的相對電導率以避免產生高的焦耳熱；大規模集成電路引線框架材料強度為600MPa，相對電導率80％IACS以上，以保證承載時銅合金的長期穩定性；高速鐵路接觸線供電電壓為25～30KV，為了提高載流量通常需要減小電阻，電阻率越小，接觸線單位長度導線的截面積越小，接觸線體積及重量越小，這除了需要材料具有優良的機械性能外，還需要高的導電率、耐磨性、抗軟化能力及耐蝕性等。此外，電阻焊電極、連鑄結晶器內襯、電氣工程開關觸橋、大型高速渦輪發電機轉子導線、大功率異步牽引電動機轉子等均需要材料具有高強度及高導電率的同時，還具有抗高溫軟化能力。目前已經研制出的Cu-Ag原位纖維復合材料強度達1200MPa以上的同時，電導率還能保持在60％～85％，性能可以滿足高強度高導電率的要求，但這種復合材料的軟化溫度較低約為350℃，且其生產成本高、流程長，工藝控制較難，國內還未見商業化生產應用的報道，且這種復合材料的耐蝕性及耐磨性還有待驗證。

在環境溫度較高或者工作過程中會產生大量焦耳熱的場合，且對材料強度有較高要求的時候，須考慮導體材料性能的熱穩定性。軟化溫度是評價材料抗高溫軟化能力的量化指標，自國標《GB/T 33370-2016銅及銅合金軟化溫度的測定方法》頒布以來，銅合金軟化溫度的測定有了統一執行的標準，抗高溫軟化能力也越來越引起重視。因此，在現有成熟工藝技術基礎上，進一步控制雜質元素含量，通過多元素微合金化，在少降低(甚至不降低)低鈹銅合金電導率的情況下進一步提高合金的強度和軟化溫度是一種可實現商業化生產進而滿足實際應用需求的方式。