CN103540882B - 一种析出强化型铜合金的时效处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种析出强化型铜合金的时效处理方法，属于金属热处理技术领域。该方法包括以下步骤：在析出强化型铜合金时效处理过程中，给合金材料施加电流密度为10～600A/cm2的直流电流，施加100～280MPa的拉应力，时效温度为300～500℃，时效时间2～8小时。本发明在析出强化型铜合金时效热处理过程中同时施加电流和拉应力，通过三种场的综合作用来提高铜合金的析出效率，促进析出相的均匀排出，从而提高合金导电率，改善合金的综合性能。试验证明，时效处理过程中施加电流场和应力场可以提高合金时效处理后的导电率和抗拉强度，进而提高合金综合性能。

Description

一种析出强化型铜合金的时效处理方法
技术领域
本发明具体涉及一种析出强化型铜合金的时效处理方法，属于金属热处理技术领域。
背景技术
时效析出强化型铜合金经固溶时效热处理后析出强化相弥散分布在铜基体中，从而使铜合金在获得高强度的同时保持了较好的导电性能。然而，传统的铜合金时效处理是在单一的温度场下进行的，不仅析出效率较低，而且析出相的分布也不均匀，导致传统固溶+时效手段很难使铜合金的综合性能得到进一步提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种析出强化型铜合金的时效处理方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
一种析出强化型铜合金的时效处理方法，包括以下步骤：在析出强化型铜合金时效处理过程中，给合金材料施加电流密度为10～600A/cm2的直流电流，施加100～280MPa的拉应力，时效温度为300～500℃，时效时间2～8小时。
由于电流场、应力场及温度场的施加顺序不影响最终处理效果。优选的，温度优先施加，电流场、应力场的施加顺序对最终热处理效果影响不明显，可顺序施加或同时施加。因此，三种场的施加顺序为：温度场-电流场（应力场）-应力场（电流场）。
上述方法适用于所有的析出强化型铜合金，如二元铜合金、三元铜合金等。二元铜合金如Cu-Cr合金等，三元铜合金如Cu-Cr-Zr合金等。
所述的时效处理可以采用单级时效处理，也可以采用分级时效处理。分级时效处理可以为两级时效处理，也可以为三级时效处理。
所述的两级时效处理为：先在合金材料两端施加10～600A/cm2的直流电流；第一阶段施加200～300MPa的拉应力，加热升温至250～350℃，保温1～3小时；第二阶段施加100～200MPa的拉应力，在温度为300～500℃下保温1～3小时。
所述的三级时效处理为：先在合金材料两端施加10～600A/cm2的直流电流；第一阶段施加200～300MPa的拉应力，加热升温至250～350℃，保温1～3小时；第二阶段施加150～250MPa的拉应力，在温度为300～500℃下保温1～3小时；第三阶段施加100～150MPa的拉应力，在温度为300～500℃下保温1～3小时。
本发明的有益效果：
本发明在析出强化型铜合金时效热处理的过程中，同时施加电流和拉应力，通过温度场、应力场和电流场的综合作用来提高铜合金的析出效率，促进析出相的均匀排出，从而提高合金导电率，改善合金的综合性能。其中，电流场是一种特殊的能量场，电流的施加使得材料在热处理过程中始终有一定的载流子移动，并与外界进行着能量和物质（自由电子）的交换。
具体实施方式
下述实施例仅对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
本实施例中析出强化型铜合金的时效处理方法，包括以下步骤：
（1）将经过固溶处理后的规格为φ3mm的Cu-0.86Cr合金线材放入管式炉中进行时效处理，先在材料两端施加电流密度为200A/cm2的直流电流；
（2）通过与炉外相连接的应力加载装置在合金线材上施加250MPa的拉应力，并加热升温至300℃，保温2小时；
（3）断开电流，卸载拉应力，冷却至室温即可。
本实施例时效处理后铜合金的性能数据详见表1。
实施例2
（1）将经过固溶处理后的规格为φ3mm的Cu-0.33Cr-0.054Zr合金线材放入管式炉中进行时效处理，先在材料两端施加电流密度为100A/cm2的直流电流；
（2）通过与炉外相连接的应力加载装置施加拉应力，第一阶段在合金线材上施加280MPa的拉应力，并升温至300℃，保温1小时；第二阶段施加120MPa的拉应力，升温至450℃，保温1小时；
（3）断开电流，卸载拉应力，冷却至室温即可。
本实施例时效处理后铜合金的性能数据详见表1。
实施例3
（1）将经过固溶处理后的规格为φ3mm的Cu-0.33Cr-0.054Zr合金线材放入管式炉中进行时效处理，先在材料两端施加电流密度为100A/cm2的直流电流；
（2）通过与炉外相连接的应力加载装置施加拉应力，第一阶段在合金线材上施加250MPa的拉应力，并升温至300℃，保温2小时；第二阶段减小拉应力为200MPa，继续升温至400℃，保温2小时；第三阶段减小拉应力为100MPa，继续升温至500℃，并保温2小时；
（3）断开电流，卸载拉应力，冷却至室温即可。
本实施例时效处理后铜合金的性能数据详见表1。
对比例1
将规格为φ3mm的Cu-0.86Cr合金线材放入管式炉中进行时效处理，升温至300℃，保温2小时；冷却至室温即可。
本对比例时效处理后铜合金的性能数据详见表1。
对比例2
将规格为φ3mm的Cu-0.33Cr-0.054Zr合金线材放入管式炉中进行时效处理，第一阶段升温至300℃，保温1小时；第二阶段升温至450℃，保温1小时；冷却至室温即可。
本对比例时效处理后铜合金的性能数据详见表1。
对比例3
将规格为φ3mm的Cu-0.33Cr-0.054Zr合金线材放入管式炉中进行时效处理，第一阶段升温至300℃，保温2小时；第二阶段升温至400℃，保温2小时；第三阶继续升温至500℃，并保温2小时；冷却至室温即可。
本对比例时效处理后铜合金的性能数据详见表1。
试验例
取实施例1～3及对比例1～3处理后的铜合金进行性能测试，分别测定其导电率、抗拉强度，测试结果详见下表1。
表1各处理组铜合金的性能数据
结论：从表1可以看出，施加电流场和应力场可以提高合金时效后的导电率和抗拉强度，说明施加电流场和应力场可以促进析出相的析出速率及其分布，进而提高合金综合性能。

Claims (4)

1. 一种析出强化型铜合金的时效处理方法，其特征在于：包括以下步骤：在析出强化型铜合金时效处理过程中，给合金材料施加电流密度为10 ～ 600A/cm2 的直流电流，施加100 ～ 280MPa 的拉应力，时效温度为300 ～ 500℃，时效时间2 ～ 8 小时；
所述时效处理为分级时效处理，所述分级时效处理为两级时效处理或三级时效处理；
所述的两级时效处理为：先在合金材料两端施加10 ～ 600A/cm2 的直流电流；第一阶段施加200 ～300MPa 的拉应力，加热升温至250 ～ 350℃，保温1 ～ 3 小时；第二阶段施加100 ～ 200MPa的拉应力，在温度为300 ～ 500℃下保温1 ～ 3 小时；
所述的三级时效处理为：先在合金材料两端施加10 ～ 600A/cm2 的直流电流；第一阶段施加200 ～300MPa 的拉应力，加热升温至250 ～ 350℃，保温1 ～ 3 小时；第二阶段施加150 ～ 250MPa的拉应力，在温度为300 ～ 500℃下保温1 ～ 3 小时；第三阶段施加100 ～ 150MPa 的拉应力，在温度为300 ～ 500℃下保温1 ～ 3 小时。
2. 根据权利要求1 所述的析出强化型铜合金的时效处理方法，其特征在于：所述的析出强化型铜合金为二元铜合金或三元铜合金。
3. 根据权利要求2所述的析出强化型铜合金的时效处理方法，其特征在于：所述的二元铜合金为Cu-Cr 合金。
4. 根据权利要求2所述的析出强化型铜合金的时效处理方法，其特征在于：所述的三元铜合金为Cu-Cr-Zr 合金。
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