[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)高導(dǎo)高耐磨的銅合金及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910971260.6
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110541086B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王同敏;李仁庚;康慧君;郭恩宇;陳宗寧;接金川;曹志強(qiáng);盧一平;張宇博;李廷舉
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22F1/08
• 代理公司: 大連星海專利事務(wù)所有限公司 21208
• 代理人: 裴毓英

本發(fā)明提供一種高強(qiáng)高導(dǎo)高耐磨的銅合金及其制備方法，所述高強(qiáng)高導(dǎo)高耐磨的銅合金，該合金包括：Cr：0.7～1.5wt％，Zr和Hf總和：0.2～0.6wt％，余量為Cu。本發(fā)明還公開了高強(qiáng)高導(dǎo)高耐磨的銅合金的制備方法，包括以下步驟：經(jīng)熱軋開坯后，進(jìn)行固溶處理，去除表面氧化層后，依次進(jìn)行：第一次軋制、第一次時(shí)效處理、第二次軋制和第二次時(shí)效處理。本發(fā)明高強(qiáng)高導(dǎo)高耐磨的銅合金的制備方法能有效避免第二相硬質(zhì)顆粒和合金元素之間的相互干擾，采用該方法制備的高強(qiáng)高導(dǎo)高耐磨的銅合金具有優(yōu)良的耐磨性能和力學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材料技術(shù)，尤其涉及一種高強(qiáng)高導(dǎo)高耐磨的銅合金及其制備方法。

背景技術(shù)

銅及銅合金具有較好的力學(xué)性能和良好的導(dǎo)電性，因而廣泛應(yīng)用與電子、電氣、建筑、交通運(yùn)輸、通訊、國防軍工等領(lǐng)域。

高強(qiáng)度和高電導(dǎo)率之間存在此消彼長、難以同時(shí)兼顧的難題，提高材料力學(xué)性能的常見方法都會一定程度上損害其導(dǎo)電性能。因此，平衡強(qiáng)度和導(dǎo)電性之間的關(guān)系成為銅加工領(lǐng)域中的關(guān)鍵問題之一。此外，銅合金的耐磨性能直接影響了其使用壽命，提高銅合金的耐磨性有助于延長其服役壽命，減少資源損耗。通常，銅中添加高硬度的第二相是提高材料耐磨性能的有效手段之一，最常見的硬質(zhì)第二相顆粒為硼化物，如TiB₂、ZrB₂、HfB₂等。然而，這些硼化物會不可避免地與銅合金中的合金元素發(fā)生相互作用，造成硼化物的嚴(yán)重偏聚，這就會影響材料的耐磨性能。此外，過多硼化物的添加也會嚴(yán)重?fù)p害導(dǎo)電性能。同時(shí)實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度、高導(dǎo)電和高耐磨性面臨著一定的困難和挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對目前銅合金無法同時(shí)實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度、高導(dǎo)電和高耐磨性的問題，提出一種高強(qiáng)高導(dǎo)高耐磨的銅合金，該銅合金能有效避免第二相硬質(zhì)顆粒和合金元素之間的相互干擾，具有優(yōu)良的耐磨性能和力學(xué)性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種高強(qiáng)高導(dǎo)高耐磨的銅合金，該合金包括：Cr：0.7～1.5wt％，Zr和Hf總和：0.2～0.6wt％，余量為Cu。

進(jìn)一步地，所述該合金包括：Cr：0.8～1.2wt％，Zr和Hf總和：0.3～0.5wt％，余量為Cu。

進(jìn)一步地，所述Zr和Hf質(zhì)量比為1～1.5。

進(jìn)一步地，所述合金中，Cr元素為納米析出相Cr和亞微米級的Cr顆粒。

進(jìn)一步地，所述合金中，50～70wt％的Cr元素以面心立方結(jié)構(gòu)的納米析出相Cr形式存在，30～50wt％的Cr元素以體心立方結(jié)構(gòu)的亞微米級Cr顆粒形式存在。

本發(fā)明的另一個(gè)目的還公開了一種高強(qiáng)高導(dǎo)高耐磨的銅合金的制備方法，包括以下步驟：

按照配比將原料熔煉，經(jīng)熱軋開坯后，進(jìn)行固溶處理，固溶溫度為960～985℃，保溫時(shí)間為0.5～1小時(shí)，水冷淬火；

去除表面氧化層后，進(jìn)行第一次軋制，軋制變形量45～75％，每道次下降10％，軋制溫度-196～30℃；

第一次時(shí)效處理，時(shí)效溫度400～450℃，時(shí)效時(shí)間120～150min；

第二次軋制，軋制變形量15～45％，每道次下降不超過10％，軋制溫度-196～30℃，第一次軋制和第二次軋制總變形量為80～95％；

第二次時(shí)效處理，時(shí)效溫度400～500℃，時(shí)效時(shí)間150～360min。

進(jìn)一步地，所述第一次軋制，軋制變形量50～65％，每道次下降10％，軋制溫度-150～25℃。

進(jìn)一步地，所述第一次時(shí)效處理，時(shí)效溫度400～425℃，時(shí)效時(shí)間120～130min。