CN100516264C

CN100516264C - 一种高强度高导电铜合金

Info

Publication number: CN100516264C
Application number: CNB2005100963787A
Authority: CN
Inventors: 郑茂盛; 徐长征
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 2005-11-17
Filing date: 2005-11-17
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2025-11-17
Also published as: CN1769507A

Abstract

本发明公开了一种高强度高导电铜合金，包括铜银、铬、混合稀土元素，按总重量的百分比分别为：银0.05%-0.15%、铬0.42%-0.64%、混合稀土元素Re 0-0.09%，其余为铜，混合稀土元素是指铈，钇，镧，钐元素。通过熔炼和冷加工技术获得高强度(570-650MPa)、高导电(75-80%IACS)的铜合金。该合金的强度达到570-650MPa，延伸率不小于5%，同时电导率在75-80%IACS。

Description

一种高强度高导电铜合金

技术领域

本发明涉及金属材料工程领域，特别涉及一种高强度高导电铜合金。

背景技术

高强度高导电铜合金是具有优良综合物理性能和力学性能的高性能金属材料，同时具备结构和功能特性，广泛应用于电力、电子、电气、机械等工业行业，用作电气工程开关触桥、连铸机结晶器内衬、集成电路引线框架、大功率异步牵引电动机转子、电气化铁路接触导线(电车线)、热核实验反应堆(ITER)偏滤器垂直靶散热片、高脉冲磁场导体材料等。

高强度和高导电性是一对矛盾，但在某些高新技术领域，要求材料同时具有高强度和高导电性。目前主要是应用合金化和复合技术来解决这一问题。通过固溶强化、沉淀强化、细晶强化和形变强化等手段来强化铜基体，技术较成熟，工艺较简单，成本较低，适宜规模化生产，但所得材料强度一般低于550MPa，电导率一般不超过80％IACS，难以满足高新技术对材料性能的要求。复合法制备的铜合金抗拉强度可达2000MPa以上，但其工艺较复杂，生产成本较高，不利于工业化生产，需深入研究。

合金化方法的核心技术是通过向铜基体中添加一定的合金元素，以形成固溶体或过饱和固溶体，使铜基体发生晶格畸变或时效析出强化相，来获得高强度和高导电性能兼备的铜合金。合金元素的选择及熔铸工艺是通过合金化方法获得高强度和高导电性能材料的关键。在加入沉淀强化作用元素时，最好使合金元素之间形成不含铜元素的强化相，而且这种强化相在基体中的固溶度随温度的降低而急剧减小。常用的强化合金元素有：Sn、Co、Ag、Cr、Zr、W、Nb、Mo、Ta、Fe、Re等。这些元素加入量均较低，大都在1％左右，其中Ag、Co、Mg等是借助固溶强化和冷作硬化产生作用，其他元素几乎都是利用时效强化来强化基体的。合金化元素在合金中的含量不高，合金原子对铜基体电导率的影响较小。合金化法制得的铜材强度σ_b在350～650MPa之间，用合金化方法制得的铜材料的电导率可以高达60-90％IACS之间，但要使二者同时具有较大的值则比较困难。

人工复合和自生复合法是另一类重要的强化方法。人工复合材料是通过人工加入第二相的颗粒、晶须、纤维强化铜基体或依靠强化相本身强度来增加铜材料强度(粉末冶金和塑性变形法)。自生复合材料法是往铜中加入合金元素，通过工艺手段，在铜合金内部原位生成增强相，与基体铜一起构成复合材料，而在加工前就存在增强体与基体铜两种材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度高导电铜合金，工艺较简单，成本较低，而铜合金的强度和电导率都较高。

本发明的技术方案是这样实现的：一种高强度高导电铜合金，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：银0.05％-0.15％、铬0.42％-0.64％、稀土元素RE 0-0.09％，其余为铜，稀土元素是指铈、钇、镧或钐；强度：570-650MPa，电导率：75-80％IACS。

所述的银或铬为纯金属。

按照上述配方，通过成分设计、熔炼和冷加工技术获得高强度高导电合金可应用于对导电性和强度均有很高要求的高技术领域，可为电力、电子、电气等工业领域提供新材料，产生很大的经济效益。

本发明的工艺特点是，对于所述的成分范围，该合金可以大气熔炼，并且经固溶处理后，不需经过热锻或热轧，而仅需直接进行室温下塑性变形加工---时效---室温下塑性变形加工工艺。经过上述处理，该合金的强度达到570-650MPa，延伸率不小于5％，同时电导率在75-80％IACS。这与通常合金加工工艺中需要热锻或热轧过程相比，简化了加工工艺。并且，在所给的成分范围内，通过上述加工工艺能同时保证高的强度和电导率。

具体实施例

下面结合实施例对本发明的内容作进一步详细说明：

本发明实施例一：

以铜为基体，向铜中加入的成分按总重量的百分比为0.1％的银、0.41％的铬、0.05％的铈，进行熔炼，其熔炼温度在1230℃，0.5小时大气熔炼。

合金经固溶处理(900℃，120min)后。室温下轧制塑性变形30％。

再在480℃温度时效处理1.5小时后，室温下进行30％的冷变形加工。该合金的强度可以达到570-620MPa。延伸率不小于5％，同时电导率为80％IACS。

本发明实施例二：

以铜为基体，向铜中加入的成分按总重量的百分比为0.14％的银、0.52％的铬、0.07％的镧，进行熔炼，其熔炼温度在1200℃范围，时间1小时大气熔炼。

合金经固溶处理(880℃，150min)，在室温下塑性变形35％。

再在430℃温度时效处理2小时后，室温下进行35％的冷变形加工。该合金的强度可以达到575-630MPa。延伸率不小于5％，同时电导率为79％IACS。

本发明实施例三：

以铜为基体，向铜中加入的成分按总重量的百分比为0.07％的银、0.55％的铬、0.03％的铈、0.02％的镧，进行熔炼，其熔炼温度在1270℃，时间为1.5小时大气熔炼。

合金经固溶处理(950℃，150min)后室温下塑性变形45％。

再在450℃温度时效处理1.5小时后，室温下进行30％的冷变形加工。该合金的强度可以达到590-640MPa。延伸率不小于5％，同时电导率为78％IACS。

本发明实施例四：

以铜为基体，向铜中加入的成分按总重量的百分比为0.07％的银、0.65％的铬、0.02％的钐，进行熔炼，其熔炼温度在1260℃，时间1小时大气熔炼。

合金经固溶处理(960℃，160min)后室温下塑性变形30％。

再在500℃温度时效处理-2小时后，室温下进行30％的冷变形加工。经过上述处理，该合金的强度达到580-650MPa。延伸率不小于5％，同时电导率为77％IACS。

本发明实施例五：

以铜为基体，向铜中加入的成分按总重量的百分比为0.12％的银、0.62％的铬、0.04％的钇，进行熔炼，其熔炼温度在1300℃范围，时间1.5小时大气熔炼。

合金经固溶处理(950℃，170min)后室温下塑性变形30％。

时效处理温度为430℃，时间为1.5小时，再室温下进行45％的冷变形加工。经过上述处理，该合金的强度可以达到590-625MPa。延伸率不小于5％，同时电导率为78％IACS。

本发明实施例六：

以铜为基体，向铜中加入的成分按总重量的百分比为0.07％的银、0.45％的铬、0.01％的铈、0.01％的镧、0.015％的钇，进行熔炼，其熔炼温度在1275℃，时间1.5小时，大气熔炼。

合金经固溶处理(960℃，100min)后室温下塑性变形35％。

时效处理温度为470℃，时间为1.5小时，再室温下进行35％的冷变形加工。经过上述处理，该合金的强度可以达到590-620MPa。延伸率不小于5％，同时电导率为78％IACS。

本发明实施例七：

以铜为基体，向铜中加入的成分按总重量的百分比为0.07％的银、0.51％的铬、0.012％的钇、0.012％的钐、0.02％的铈、0.02％的镧进行熔炼，其熔炼温度在1350℃，时间1小时真空熔炼。

合金经固溶处理(980℃，180min)后室温下塑性变形45％。

时效处理温度为460℃，时间为2小时，再室温下进行35％的冷变形加工。经过上述处理，该合金的强度可以达到590-620MPa。延伸率不小于5％，同时电导率为78％IACS。

本发明实施例八

以铜为基体，向铜中加入的成分按总重量的百分比为0.07％的银、0.43％的铬进行熔炼，其熔炼温度在1285℃，时间1小时惰性气体熔炼。

合金经固溶处理(930℃，100min)后室温下塑性变形50％。

470℃时效处理2小时后再室温下塑性变形30％。经过上述处理，该合金的强度可以达到580-615MPa。延伸率不小于5％，同时电导率为80％IACS。

Claims

1、一种高强度高导电铜合金，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：银0.05％-0.15％、铬0.42％-0.64％、稀土元素RE 0-0.09％，其余为铜，稀土元素是指铈、钇、镧或钐；强度：570-650MPa，电导率：75-80％IACS。

2、根据权利要求1所述的高强度高导电铜合金，其特征在于，所述的银或铬为纯金属。