[發明專利]一種稀土銅鐵合金及制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010635411.3
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111549253B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 劉秋香;陸德平;鄒晉;陳威;郭煒;姜江;曾延琦
• 申請（專利權）人: 江西省科學院應用物理研究所
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22C1/03;C22F1/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙曉琳

本發明提供了一種稀土銅鐵合金及制備方法和應用，屬于有色金屬材料技術領域。本發明提供的稀土銅鐵合金，按照質量百分比計，包括0.25～0.5％的稀土元素，8～20％的Fe和余量的Cu。本發明在Cu?Fe合金中加入稀土元素，能夠起到凈化合金、細化晶粒、促進Fe相析出的作用，提高Cu?Fe合金的導電性能；合金中鐵元素含量多，銅的用量少，降低生產成本；稀土元素的用量較多，能夠減少鐵元素對于合金導電性能的影響。實施例的結果顯示，本發明提供的稀土銅鐵合金的電導率達到56％IACS以上，抗拉強度達到768MPa以上，延伸率達到2.9％以上。

技術領域

本發明涉及有色金屬材料技術領域，尤其涉及一種稀土銅鐵合金及制備方法和應用。

背景技術

銅合金由于具有很好的導電、導熱性能，良好的耐蝕性，以及便于鑄造，易于塑性加工和良好的焊接性等工藝性能，已成為現在工業的重要材料，廣泛應用于電子、機電、航空、航天等部門。隨著強磁場磁鐵線圈、大規模集成電路引線框架及高速電氣機車架空導線對導電材料強度和電導率的要求越來越高，如何在盡可能小的犧牲導電和導熱性能的前提下大幅度提高材料的強度成為研究的熱點。Cu-Fe合金因其具有綜合性能好、生產成本低和環保等特點引起了人們的廣泛關注。然而，當Cu-Fe合金中第二相組元Fe含量較高時，Fe原子加入勢必大大降低銅基體的導電性能，如何降低Fe在銅基體中的固溶度成為提高合金導電性能的關鍵技術問題。

當前工業中提高Cu-Fe合金導電性能的方法主要有兩種：

1、改變Cu-Fe合金的制備方法，如專利CN110923693A中記載了采用冷噴涂工藝制備Cu-Fe合金，制備過程中不發生熔融過程，不會產生Fe原子固溶于Cu中的現象，保證了銅基體的純凈度，有利于顯著提高合金的電導率。但是這種制備方法主要用于復雜形狀零件的3D打印成形，相較于傳統熔鑄法，產量低，無法大規模生產。

2、調整Cu-Fe合金中的元素成分，如《硼和鈰對Cu-Fe-P合金顯微組織和性能的影響》(中國稀土學報,上海交通大學金屬基復合材料國家重點實驗室,陸德平)中記載了，向Cu-Fe合金中加入P元素，形成Cu-Fe-P合金，然后加入稀土元素和硼元素，起到凈化材質、提高合金導電率的作用。但是Cu-Fe-P合金中Fe元素的含量較低，一般為0.1～2.3％，而Cu-Fe合金中鐵的含量為8～20％，鐵元素含量的降低導致使銅的含量增加，既增加了成本，同時會使合金的力學性能發生較大的偏差，同時在Cu-Fe-P合金中稀土元素的添加量不能超過0.2wt.％，對合金導電率的提升效果較低，難以滿足目前社會對合金材料強度和電導率的要求。而專利CN1417357A中雖然記載了能夠使稀土元素在銅合金中的含量提高到0.3％，但是需要加入Zn元素和Ti元素，才能夠使合金的綜合性能達到平衡，從而提高銅合金的電導率，合金中元素種類復雜，Zn元素和Ti元素價格貴，銅合金的成本高，降低企業的競爭力。

因此，提供一種成本低、導電性能和力學性能好的Cu-Fe合金成為需要解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種稀土銅鐵合金及其制備方法和應用，本發明提供的稀土銅鐵合金成本低，電導性能優異，抗拉強度和硬度高，能夠應用到電子、機電、航空和航天領域。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種稀土銅鐵合金，按照質量百分比計，包括0.25～0.5％的稀土元素，8～20％的Fe和余量的Cu。

優選地，按照質量百分比計，包括0.3～0.45％的稀土元素，10～18％的Fe和余量的Cu。

優選地，按照質量百分比計，包括0.4％的稀土元素，15％的Fe和余量的Cu。

優選地，所述稀土元素為Ce、La和Y中的一種或幾種。

本發明還提供了上述技術方案所述稀土銅鐵合金的制備方法，包括以下步驟：