CN102337486A

CN102337486A - 一种高强度高导电低铍无钴铜合金的热处理工艺

Info

Publication number: CN102337486A
Application number: CN2011102824587A
Authority: CN
Inventors: 刘楚明; 刘娜; 万迎春; 朱戴博; 陈志永
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2011-09-22
Filing date: 2011-09-22
Publication date: 2012-02-01

Abstract

本发明涉及一种高强度高导电低铍无钴铜合金的热处理工艺，其合金重量百分成分为：Be：0.15~0.5%，Ni：1~2.1%，其余为Cu及不可避免的微量杂质。热处理工艺包含：在910-930℃进行固溶淬火、之后进行8%~40%的预冷变形和440℃~490℃保温2~3小时的时效处理。该低铍无钴铜合金运用本发明所述的热处理工艺后强度得到大幅度提高，抗拉强度可达710MPa~830MPa，屈服强度可达550MPa~735MPa；相对电导率在45~65%IACS。通过本发明得到的热处理工艺制度，可使该低铍无钴铜合金产品在保持高的导电性能的同时，力学性能得到大幅提高，能部分取代价格昂贵、污染严重的高铍铜合金及含钴低铍铜合金。

Description

一种高强度高导电低铍无钴铜合金的热处理工艺

技术领域

本发明涉及的是一种高强度高导电低铍无钴铜合金的热处理工艺，属于铍青铜的热处理领域。

背景技术

低铍铜合金是一种优质弹性材料，具有优良的综合力学性能和电学性能，被广泛应用于机械电子、航空航天等工业领域。近年来，为满足电子产品小型化、高密度化的要求，需要采用具有高强度、高导电性的铍铜合金制作各种各样的高性能元件。然而，目前使用的铍铜合金绝大多数局限于高铍含量合金（Be31.8wt%），因其生产成本高，价格昂贵，且对环境污染非常严重，极大地限制了其开发和应用。而低铍无钴铜合金的导电性能非常优异，但是力学性能欠佳。因此，开发高性能、环境友好型、同时具备合适的导电性能和力学性能的低铍含量的无钴铍铜合金具有广阔的应用前景。

通常在低铍铜中添加Ni或Co来部分地替代Be，起到降低Be含量和抑制铍铜合金过时效的作用。我国Ni储量相对丰富，而Co则因为储量少而价格昂贵。因此，开发低铍无钴的高强度高导电铍铜合金将具有更强的市场竞争力和更加广泛的实际应用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度高导电低铍无钴铜合金的热处理工艺，从而在不损失低铍无钴铜合金导电性能的同时提高其力学性能，进而拓宽低铍铜合金的应用范围。

本发明所涉及的是一种高强度高导电低铍无钴铜合金的热处理工艺，其合金成分为（wt.%）：Be：0.15~0.5%，Ni：1~2.1%，其余为Cu。

实现本发明的技术方案：对所述的低铍铜合金进行固溶处理，样品先在910℃-930℃固溶，然后水淬到室温，再对该合金进行冷变形为8%~40%的预变形处理，变形后的合金进行时效处理，处理工艺为：将合金加热到440℃~490℃保温2~3小时，最后空冷到室温。

铍铜合金主要的强化方法为沉淀强化，NiBe化合物的析出能有效阻止晶界和位错移动，从而提高合金的强度。但由于低铍铜合金的合金元素含量很低，析出强化的效果不十分显著。通过本发明的形变热处理工艺不仅是可以通过冷轧形成大量的高密度位错和亚晶，通过亚结构强化提高合金强度。更重要的是预冷变形可以和随后的时效工艺相结合(形变热处理)，促进NiBe化合物沿位错析出，通过促进沉淀强化提高合金强度。对其进行形变热处理后，可以使合金的力学性能得到较大幅度提高而不降低其导电性能。

具体实施方式

实施例1：

本发明所用的材料低铍无钴铜合金，即Cu-Be-Ni，实测组成重量百分比为：Be：0.42%，Ni：2.05%，其余为Cu及不可避免的微量杂质。本发明采用真空熔铸获得合金材料，铸锭尺寸为80×220×2000mm³，对铸锭热轧开坯并多次冷轧到0.8mm后，在920℃进行固溶处理后水淬到室温，然后对产品进行本发明的形变热处理。

对固溶淬火后的合金进行冷变形为38.5 %的预变形处理，将变形后的合金加热到465℃，保温2小时，空冷到室温。产品性能：抗拉强度830MPa，屈服强度735MPa，相对电导率55.2%IACS。

实施例2：

本发明所用的材料低铍无钴铜合金，即Cu-Be-Ni，实测组成重量百分比为：Be：0.42%，Ni：1.25%，其余为Cu及不可避免的微量杂质。本发明采用真空熔铸获得合金材料，铸锭尺寸为80×220×2000mm³，对铸锭热轧开坯并多次冷轧到0.8mm后，在925℃进行固溶处理后水淬到室温，然后对产品进行本发明的形变热处理。

对固溶淬火后的合金进行冷变形为23.0 %的预变形处理，将变形后的合金加热到470℃，保温3小时，空冷到室温。产品性能：抗拉强度790MPa，屈服强度690MPa，相对电导率63.2%IACS。

实施例3：

本发明所用的材料低铍无钴铜合金，即Cu-Be-Ni，实测组成重量百分比为：Be：0.24%，Ni：1.95%，其余为Cu及不可避免的微量杂质。本发明采用真空熔铸获得合金材料，铸锭尺寸为80×220×2000mm³，对铸锭热轧开坯并多次冷轧到0.8mm后，在910℃进行固溶处理后水淬到室温，然后对产品进行本发明的形变热处理。

对固溶淬火后的合金进行冷变形为23.0 %的预变形处理，将变形后的合金加热到490℃，保温2小时，空冷到室温。产品性能：抗拉强度710MPa，屈服强度570MPa，相对电导率64.6%IACS。

实施例4：

本发明所用的材料低铍无钴铜合金，即Cu-Be-Ni，实测组成重量百分比为：Be：0.37%，Ni：1.95%，其余为Cu及不可避免的微量杂质。本发明采用真空熔铸获得合金材料，铸锭尺寸为80×220×2000mm³，对铸锭热轧开坯并多次冷轧到0.8mm后，在915℃进行固溶处理后水淬到室温，然后对产品进行本发明的形变热处理。

对固溶淬火后的合金进行冷变形为11.0 %的预变形处理，将变形后的合金加热到455℃，保温3小时，空冷到室温。产品性能：抗拉强度745MPa，屈服强度620MPa，相对电导率60.7%IACS。

实施例5：

本发明所用的材料低铍无钴铜合金，即Cu-Be-Ni，实测组成重量百分比为：Be：0.37%，Ni：1.25%，其余为Cu及不可避免的微量杂质。本发明采用真空熔铸获得合金材料，铸锭尺寸为80×220×2000mm³，对铸锭热轧开坯并多次冷轧到0.8mm后，在910℃进行固溶处理后水淬到室温，然后对产品进行本发明的形变热处理。

对固溶淬火后的合金进行冷变形为38.5 %的预变形处理，将变形后的合金加热到440℃，保温3小时，空冷到室温。产品性能：抗拉强度795MPa，屈服强度720MPa，相对电导率55.5%IACS。

Claims

1.一种高强度高导电低铍无钴铜合金的热处理工艺，针对低铍铜合金重量百分数的化学成分为：Be：0.15~0.5%，Ni：1~2.1%，其余为Cu及不可避免的微量杂质，其特征在于热处理工艺步骤包括，固溶淬火工艺：将所述的低铍铜合金产品在910-930℃进行固溶处理，然后在自来水中淬火到室温；形变时效处理工艺：对固溶淬火后的产品进行冷变形为8%~40%的预变形处理，然后在440℃~490℃保温2~3小时，最后空冷到室温。

2.如权利要求1所述的高强度高导电低铍无钴铜合金的热处理工艺，其特征在于：形变时效处理工艺中，对固溶淬火后的产品进行冷变形为30%~40%的预变形处理，然后在440℃~470℃保温2~3小时，最后空冷到室温。

3.如权利要求1所述的高强度高导电低铍无钴铜合金的热处理工艺，其特征在于：形变时效处理工艺：对固溶淬火后的产品进行冷变形为8%~25%的预变形处理，然后在455℃~490℃保温2~3小时，最后空冷到室温。