[發(fā)明專利]一種含Nb和Al的鈦青銅合金帶材及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010586105.5
• 申請(qǐng)日: 2020-06-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111534714B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐寧;張鎮(zhèn)凱;支月鵬;楊諫;武博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波博威合金板帶有限公司
• 主分類號(hào): C22C9/00
• 分類號(hào): C22C9/00;C22C1/03;C22F1/02;C22F1/08;B21B45/00;B21B37/74;B21B37/56;B21B37/46;B21B3/00
• 代理公司: 中國(guó)貿(mào)促會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 11038
• 代理人: 譚冀

本發(fā)明公開(kāi)了一種含Nb和Al的鈦青銅合金帶材，其特征在于：該鈦青銅合金帶材的重量百分比組成包括2.00?4.50wt％的Ti，0.005?0.4wt％的Nb，和0.01?0.5wt％的Al，余量為Cu和不可避免的雜質(zhì)。優(yōu)選地，該鈦青銅合金帶材的微觀組織中粒徑在50?500nm之間的含Nb和Al的金屬間化合物粒子的數(shù)量不低于1×10⁵個(gè)/mm²，粒徑大于1μm的含Nb和Al的金屬間化合物粒子的數(shù)量不高于1×10³個(gè)/mm²。在確保優(yōu)異的折彎性能的情況下，該鈦青銅合金帶材具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，尤其是在高溫下力學(xué)性能的穩(wěn)定性。本發(fā)明還涉及該鈦青銅合金帶材的制備方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于銅合金材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種含有Nb和Al的鈦青銅合金帶材。該鈦青銅合金帶材具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，尤其是在高溫下力學(xué)性能的穩(wěn)定性。本發(fā)明還涉及該鈦青銅合金帶材的制備方法。

背景技術(shù)

隨著消費(fèi)電子以及其它連接器相關(guān)行業(yè)產(chǎn)品的小型化與多功能化的快速發(fā)展，設(shè)計(jì)者們需要選用強(qiáng)度更高、成形性能更加優(yōu)異的銅合金材料來(lái)制造其中的接觸件，以滿足其終端產(chǎn)品的輕薄化和小型化的設(shè)計(jì)需求。在現(xiàn)有銅合金體系中，作為高強(qiáng)度、高傳導(dǎo)代表的鈹銅合金能夠滿足上述性能要求，但因成本及含鈹材料在加工過(guò)程中產(chǎn)生劇毒物質(zhì)的問(wèn)題限制了材料的使用。鈦青銅合金是以鈦為主要合金元素的銅合金，其強(qiáng)度較高并且成形性能較優(yōu)異，在一些應(yīng)用場(chǎng)合可以用于替代鈹銅合金。

鈦青銅是一種調(diào)幅分解強(qiáng)化加時(shí)效析出強(qiáng)化型合金，主要強(qiáng)化組織為調(diào)幅分解組織與β`-Cu<sub>4</sub>Ti相。在時(shí)效處理早期，鈦青銅合金的強(qiáng)化方式為調(diào)幅分解強(qiáng)化，銅基體中固溶的Ti原子經(jīng)擴(kuò)散，在晶粒內(nèi)形成周期性的Ti原子富集區(qū)，即調(diào)幅分解組織。隨時(shí)效過(guò)程的繼續(xù)，調(diào)幅分解組織逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹芷谛耘帕械摩耟-Cu<sub>4</sub>Ti相。然而，調(diào)幅分解組織與β`-Cu₄Ti相在高溫下穩(wěn)定性較差，容易發(fā)生演變，從而對(duì)合金的力學(xué)性能造成不利影響，溫度越高其性能的惡化越快。在材料加工以及應(yīng)用過(guò)程中，材料性能的穩(wěn)定性至關(guān)重要，良好的穩(wěn)定性能確保產(chǎn)品在加工與應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)突然過(guò)載以及高溫時(shí)不會(huì)快速失效。由于鈦青銅具有高強(qiáng)度以及優(yōu)異的彈性性能，其在電動(dòng)汽車、5G通訊基站等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。在這些領(lǐng)域，尤其是電動(dòng)汽車領(lǐng)域中往往會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)或持續(xù)的高溫工況，溫度可能達(dá)到200℃以上。如果開(kāi)發(fā)材料時(shí)，未考慮材料在高溫下的力學(xué)性能穩(wěn)定性以及材料在高溫工況下使用后性能的變化情況，這會(huì)使得由該材料制備的元器件在高溫工況下的使用壽命存在不確定性，并且元器件甚至存在突然失效的風(fēng)險(xiǎn)，從而造成較大的安全隱患。因此在設(shè)計(jì)鈦青銅合金材料體系時(shí)僅僅針對(duì)常規(guī)的強(qiáng)度、電導(dǎo)率、加工性能等進(jìn)行調(diào)控并不能完全滿足材料后續(xù)的各種加工與應(yīng)用場(chǎng)景的要求。在考慮常規(guī)性能指標(biāo)的同時(shí)，還應(yīng)考慮鈦青銅合金材料性能的穩(wěn)定性，尤其是在高溫下力學(xué)性能的穩(wěn)定性。

截止目前，經(jīng)本發(fā)明人檢索，在現(xiàn)有技術(shù)中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)關(guān)于鈦青銅合金帶材在高溫下的力學(xué)性能穩(wěn)定性的研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明通過(guò)在鈦青銅中同時(shí)添加一定量的Nb和Al，設(shè)計(jì)了一種Cu-Ti-Nb-Al體系合金。相對(duì)于常規(guī)鈦青銅合金，在確保優(yōu)異的折彎性能的同時(shí)，該Cu-Ti-Nb-Al體系合金在高溫下的力學(xué)性能穩(wěn)定性得到明顯提升，并且合金強(qiáng)度也得到提升。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，如何在確保鈦青銅合金帶材的優(yōu)異力學(xué)性能及折彎性能的同時(shí)，使合金帶材具有優(yōu)化的穩(wěn)定性、尤其是在高溫下力學(xué)性能的穩(wěn)定性。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種含有Nb和Al的鈦青銅合金帶材，該鈦青銅合金帶材的重量百分比組成包括：2.0-4.5wt％的Ti，0.005-0.4wt％的Nb，0.01-0.5wt％的Al，余量為Cu和不可避免的雜質(zhì)。