[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)度高導(dǎo)電率異構(gòu)銅導(dǎo)線的制備系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010179713.4
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111485072B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周浩;任許樂;劉億;許夢凝;陳雪飛;徐濤;肖禮容;李玉勝;曹陽
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: C21D1/26
• 分類號: C21D1/26;C21D9/52;C22F1/08;B21C37/04
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 張玲

本發(fā)明屬于材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)度高導(dǎo)電率異構(gòu)銅導(dǎo)線的制備系統(tǒng)及方法。系統(tǒng)包括：卷曲變形裝置：用于將混料板材卷曲成棒材，所述混料板材由兩種不同成分的銅/銅合金板材交替疊放而成；旋轉(zhuǎn)拉拔變形裝置：用于對卷曲之后的棒材同時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和拉拔變形；導(dǎo)線繞盤裝置：用于對旋轉(zhuǎn)拉拔變形后得到的銅導(dǎo)線進(jìn)行繞盤；退火裝置：用于對繞盤之后的銅導(dǎo)線進(jìn)行退火，調(diào)控晶粒尺寸異構(gòu)的微觀組織，獲得高強(qiáng)高導(dǎo)異構(gòu)銅導(dǎo)線材料。通過本發(fā)明的“混料疊板?卷曲?旋轉(zhuǎn)拉拔”制備工藝并配合后續(xù)的多級再結(jié)晶處理，可以制備出高強(qiáng)度高導(dǎo)電率異構(gòu)銅導(dǎo)線，微觀結(jié)構(gòu)具有極大的靈活性和指向性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)度高導(dǎo)電率異構(gòu)銅導(dǎo)線的制備系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

與其他金屬材料相比，銅及其合金的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性和耐蝕性十分優(yōu)異，在電工、通訊、新能源等產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛。常規(guī)工藝制備的銅導(dǎo)線力學(xué)強(qiáng)度低，抗變形能力差，產(chǎn)品的使役性能穩(wěn)定性差，在一定程度上影響了產(chǎn)品的使用壽命。

中國發(fā)明專利CN108251684A提出了一種高導(dǎo)高強(qiáng)銅鐵合金及其制備方法，采用霧化法制備銅鐵合金粉末，對合金粉末進(jìn)行燒結(jié)處理后，將燒結(jié)得到的燒結(jié)坯進(jìn)行拉絲處理得到絲材，最終對絲材進(jìn)行時(shí)效處理得到銅鐵合金。該技術(shù)的特點(diǎn)是：(1)制備的銅鐵合金既具有較高的導(dǎo)電率，又具有較高的強(qiáng)度；(2)該工藝無需研發(fā)專門的裝置，節(jié)約成本。但是該專利中還存在以下不足：(1)制備合金粉末耗時(shí)較長，生產(chǎn)效率低下；(2)合金粉末易氧化，燒結(jié)后致密度較差；(3)粉末燒結(jié)溫度較高，耗能較大。

進(jìn)一步檢索發(fā)現(xiàn)，X.L.Ma等人在《Scripta Materialia》材料快報(bào)，2015,103:57-60上發(fā)表的“Strain hardening and ductility in a coarse-grain/nanostructurelaminate material”(粗晶/納米晶層片狀材料的應(yīng)力硬化和韌性研究)一文中，介紹了一種利用高壓扭轉(zhuǎn)變形制備層片結(jié)構(gòu)銅合金材料，并通過熱處理獲得粗晶/納米晶的異質(zhì)層片結(jié)構(gòu)銅合金的方法，其中納米晶層的晶粒尺寸約為100nm，粗晶層的晶粒尺寸約為4μm。該技術(shù)的特點(diǎn)如下：(1)制備的材料界面結(jié)合質(zhì)量好；(2)制得的銅合金具有超強(qiáng)的應(yīng)變硬化能力，在保持納米晶銅高強(qiáng)度的同時(shí)，還在一定程度上保持了粗晶銅優(yōu)異的均勻延伸率。但是該技術(shù)也存在以下問題：(1)難以控制界面的氧化；(2)高壓扭轉(zhuǎn)獲得的樣品尺寸小，對設(shè)備和模具的要求較高，不利于工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)度高導(dǎo)電率異構(gòu)銅導(dǎo)線的制備系統(tǒng)及方法，通過卷曲變形和旋轉(zhuǎn)拉拔獲并配合后續(xù)的熱處理，得到粗細(xì)晶交替分布的軟硬相界面產(chǎn)生相互約束的銅導(dǎo)線，即得到一種高強(qiáng)度高導(dǎo)電率異構(gòu)銅導(dǎo)線。。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種高導(dǎo)電率異構(gòu)銅導(dǎo)線的制備系統(tǒng)，包括：

卷曲變形裝置：用于將混料板材卷曲成棒材，所述混料板材由兩種不同成分的銅/銅合金板材交替疊放而成；

旋轉(zhuǎn)拉拔變形裝置：用于對卷曲之后的棒材同時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和拉拔變形，得到異構(gòu)銅導(dǎo)線；

導(dǎo)線繞盤裝置：用于對旋轉(zhuǎn)拉拔變形裝置得到的異構(gòu)銅導(dǎo)線進(jìn)行繞盤；

退火裝置：用于對繞盤之后的異構(gòu)銅導(dǎo)線進(jìn)行退火。

進(jìn)一步的，所述卷曲變形裝置包括一個(gè)上滾輪，兩個(gè)下滾輪，設(shè)置在滾輪兩端的一個(gè)可拆卸支座和一個(gè)不可拆卸支座，加熱機(jī)構(gòu)和驅(qū)動機(jī)構(gòu)；

所述加熱機(jī)構(gòu)用于對上滾輪的加熱；所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動上滾輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；所述可拆卸支座和不可拆卸支座內(nèi)部均設(shè)有兩豎直導(dǎo)軌，使兩個(gè)下滾輪沿著導(dǎo)軌上下移動，從而調(diào)節(jié)加工過程中上、下滾輪的豎直高度間距；所述兩個(gè)下滾輪的直徑相同且大于上滾輪的直徑。

進(jìn)一步的，所述加熱機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在可拆卸支座內(nèi)的電阻絲；