CN106987738A - 一种Cu‑Ni‑Si‑Co‑Ti‑RE铜合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种Cu‑Ni‑Si‑Co‑Ti‑RE铜合金，包括以下重量百分数的组分：0.5％～2.0％的Ni，0.2％～0.9％的Si，0.5％～2.0％的Co，0.1％～0.5％的Ti，0.05％～0.2％的RE，其余为Cu，其中RE为Ce、La以及Y中的一种或几种。其抗拉强度σb可达到800～1000MPa，塑性延伸率δ为3～10％，电导率为45～55％IACS，抗应力松弛性能(在200℃工作1000h)≥80％。本发明还公开了一种Cu‑Ni‑Si‑Co‑Ti‑RE铜合金的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及铜合金材料技术领域，尤其是涉及一种Cu-Ni-Si-Co-Ti-RE铜合金及其制备方法。
背景技术
高强度高弹性铜合金具有强度高、弹性好、耐疲劳、弹性滞后小、耐腐蚀等优良特性，被广泛地用来制造电子、电气、通讯、仪器、仪表、电讯、轻工、机械、化工、煤炭行业中，广泛地应用于制造各种弹性簧片、电触点、点焊极点、防爆工具等。且由于其性能稳定、使用寿命长、而被广泛用于航空、航天、兵器、船舶、雷达系统等重要军工部门中的特殊部件，主要为电接触器件、接插件元器件及继电器器件等。在计算机、高档家用电器、防爆工具、化工、煤炭等行业中也有其巨大的潜在市场，所以高强高弹铜合金是和人民生活水平日益提高有着密切联系的重要材料，也是国防建设和科学进步不可缺少的战略物资。
应力松弛是许多弹性元件和紧固件失效的直接原因。抗应力松弛性能是弹性元件的一个重要的机械性能指标。有关部门统计，家用电器有80％的维修故障是由弹性零件松弛，弹力降低甚至失效而引发的。研究表明，压缩螺旋弹簧和紧固螺钉(螺栓)长期贮存中的应力松弛导致对接密封结构的失效，直接影响导弹武器系统的可靠性。因此，现代工业的发展，要求弹性铜材料在高温工作能够保持较高的强度和弹性，高的抗应力松弛性能，同时具备较好的导电性能。
现阶段国内外使用的最多的高强高弹材料是铍青铜，铍青铜具有高强度、高弹性、高硬度、高耐磨性和优良的导电性能，而且在加工及电冲击时不产生火花，被称为“王牌”弹性簧片材料。但铍青铜由于含铍这一剧毒元素，在生产过程中严重危害人的健康。铍尘埃对工作人员的健康影响很大，铍的化合物会在动物的组织和血浆中形成可溶性的胶状物质，使人体组织器官产生病变。若铍及铍的化合物进入到人体的肺和骨骼中，还可能引起癌症。另外，铍青铜在高于200℃环境下使用时，其强度、弹性急剧降低，应力松弛率高达40％以上。
由于铍青铜对环境保护要求比较高、生产工艺流程长、能耗大，导致生产成本较高。针对这种情况，在中高端应用领域急需研制一种新型高强高弹铜合金材料进行替代，目前此研究在国内相对落后，并没有任何一种材料可以进行合理替代。所以，通过研究开发进行对铍青铜材料的合理替代，迫在眉睫。
因此，如何提供一种能够替代铍青铜的、且同时具有较高的抗应力松弛性能，以及较高的导电性能的铜合金，以适应现阶段的工业发展需要是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种Cu-Ni-Si-Co-Ti-RE铜合金，该铜合金具有高强度、高弹性、高硬度以及高耐磨性，能够替代铍青铜，且同时具有较高的抗应力松弛性能，以及较高的导电性能，能够适应现阶段的工业发展需要。本发明的另外一个目的是提供一种Cu-Ni-Si-Co-Ti-RE铜合金的制备方法。
为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：
一种Cu-Ni-Si-Co-Ti-RE铜合金，包括以下重量百分数的组分：0.5％～2.0％的Ni，0.5％～2.0％的Co，0.2％～0.9％的Si，0.1％～0.5％的Ti，0.05％～0.2％的RE，其余为Cu，其中RE为Ce、La以及Y中的一种或几种。
优选的，2≤(Ni的重量百分数+Co的重量百分数)/(Si的重量百分数+Ti的重量百分数)≤5。
优选的，所述铜合金还包括元素Zr，且0.75-D/400≤(RE的重量百分数+Zr的重量百分数)≤0.75-D/500，其中D为铸锭的厚度，200mm≤D≤300mm。
优选的，所述铜合金还包括元素Mn，且0.75-D/400≤(RE的重量百分数+Mn的重量百分数)≤0.75-D/500，其中D为铸锭的厚度，200mm≤D≤300mm。
优选的，所述铜合金还包括元素Sc，且0.75-D/400≤(RE的重量百分数+Sc的重量百分数)≤0.75-D/500，其中D为铸锭的厚度，200mm≤D≤300mm。
优选的，所述铜合金还包括元素Fe，且0.75-D/400≤(RE的重量百分数+Fe的重量百分数)≤0.75-D/500，其中D为铸锭的厚度，200mm≤D≤300mm。
优选的，所述铜合金还包括元素B，且0.75-D/400≤(RE的重量百分数+B的重量百分数)≤0.75-D/500，其中D为铸锭的厚度，200mm≤D≤300mm。
优选的，包括以下重量百分数的组分：1.1％～1.8％的Ni，0.6％～0.8％的Si，0.9％～1.6％的Co，0.2％～0.4％的Ti，0.05％～0.1％的RE，其余为Cu，其中RE为Ce、La以及Y中的一种或几种。
一种上述的Cu-Ni-Si-Co-Ti-RE铜合金的制备方法，包括依次进行的熔铸、热轧、喷淋处理、铣面、粗轧、钟罩退火、中轧、光亮退火、精轧留底、光亮退火、精轧以及钟罩退火。
优选的，包括以下步骤：
(1)熔铸：先将Cu、Ni、Co以及Ti在覆盖煅烧木炭与电极石墨粉的条件下熔化，然后再加入Si以及全部稀土铜合金的25％，然后捞渣，然后升温，然后除气，然后再加入全部稀土铜合金的75％，然后取样分析，温度控制在1240±10℃，然后成分调整，然后拉铸，温度控制在1215±10℃；
(2)热轧：热轧温度为800～1000℃，热轧时间为1～10h；
(3)喷淋处理：热轧终轧温度保持在700℃以上；
(4)铣面：上刀的铣面铣削量为0.5mm，下刀的铣面铣削量为0.6mm；
(5)粗轧：粗轧的压下率为50％～70％；
(6)钟罩退火：退火温度为500～600℃，保温时间为5～7h；
(7)中轧：中轧的压下率为50％～70％；
(8)光亮退火：退火温度为850～950℃，速度为2～5m/min；
(9)精轧留底：精轧留底的压下率在30％～65％；
(10)光亮退火：退火温度为850～900℃，速度为5-10m/min；
(11)精轧：精轧的压下率为20～35％；
(12)钟罩退火：时效温度为450～550℃，保温时间为4～6h。
本申请提供了一种Cu-Ni-Si-Co-Ti-RE铜合金及其制备方法，与其它高强度高弹性铜合金相比，本申请提供的铜合金无论在强度、导电性还是弹性、耐腐蚀、可加工性能方面都是非常优良的，同时还具有优良的抗应力松弛性能；本发明的铜合金的制备方法包括结晶器部位或附近外加电磁场搅拌、超声场搅拌、机械搅拌的方式进行铸锭的制备，以改善合金凝固过程中固-液相界面的形状、减小熔体液穴深度，同时，有效地破碎枝晶组织、减少合金元素的宏观及微观偏析，从而解决了熔炼铸造过程中的气孔、疏松和铸锭在压力加工过程中易开裂不利于后续加工处理的问题，成材率低等问题；从而实现了在中高端应用领域对铍青铜材料的合理替代，解决了高强度高弹性铜合金的应用急需和降低了生产能耗。经试验验证，本申请提供的Cu-Ni-Si-Co-Ti-RE铜合金的抗拉强度σb可达到800～1000MPa，塑性延伸率δ为3～10％，电导率为45～55％IACS，抗应力松弛性能(在200℃工作1000h)≥80％，可广泛的应用于弹性簧片、电触点、点焊极点、防爆工具等场合。
附图说明
图1为本发明实施例中熔铸得到的铸锭的TEM组织图；
图2为本发明实施例中精轧留底光亮退火后得到的退火组织的金相图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是进一步说明本发明的特征及优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本申请提供了一种Cu-Ni-Si-Co-Ti-RE铜合金，包括以下重量百分数的组分：0.5％～2.0％的Ni，0.5％～2.0％的Co，0.2％～0.9％的Si，0.1％～0.5％的Ti，0.05％～0.2％的RE，其余为Cu，其中RE为Ce、La以及Y中的一种或几种。
Ni、Co与Si、Ti结合，形成对时效硬化有效的第二相，抑制晶粒长大和提高软化温度。
镍的含量为0.5％～2.0％，镍的含量低于0.5％时，合金强度不足，当镍的含量高于2.0％时，导电性和加工性能会下降。因此，所述Ni元素的重量百分数为0.5％～2.0％，优选为1.1％～1.8％，更优选为1.2％～1.7％。
当钴含量高于2.0％时，在凝固过程中会形成过多的初生相，在固溶处理时很难回溶到铜基体中，从而降低合金的加工性能。因此，所述Co元素的重量百分数为0.5％～2.0％，优选为0.9％～1.6％，更优选为1.0％～1.5％。
添加Si、Ti元素主要通过第二相硅化物、钛化物来提高合金的强度。当硅含量低于0.2％、钛含量低于0.1％时，不能形成足够的第二相来强化合金，当硅含量高于0.9、钛含量高于0.5时，会形成过多的凝固初生相，时效过程中形成过多的粗大第二相，从而降低合金的加工性能。因此，所述Si元素的重量百分数为0.2％～0.9％，优选为0.6％～0.8％，更优选为0.7％～0.8％；所述Ti元素的重量百分数为0.1％～0.5％，优选为0.2％～0.4％，更优选为0.3％～0.4％。
稀土能改善合金的流动性，有脱气除杂的作用，当稀土含量低于0.2％时，不能改善合金的显微结构以及提高其强度，当稀土含量高于0.2％，会形成稀土氧化物，从而影响合金的综合性能及加工性能。因此，所述RE元素的重量百分数为0.05％～0.2％，优选为0.05％～0.1％，更优选为0.05％～0.08％。
在本申请的一个实施例中，上述铜合金包括以下重量百分数的组分：1.1％～1.8％的Ni，0.6％～0.8％的Si，0.9％～1.6％的Co，0.2％～0.4％的Ti，0.05％～0.1％的RE，其余为Cu，其中RE为Ce、La以及Y中的一种或几种。
在本申请的一个实施例中，2≤(Ni的重量百分数+Co的重量百分数)/(Si的重量百分数+Ti的重量百分数)≤5。当2≤(Ni的重量百分数+Co的重量百分数)/(Si的重量百分数+Ti的重量百分数)≤5，本发明的铜合金的强度、导电率最优。如果(Ni的重量百分数+Co的重量百分数)/(Si的重量百分数+Ti的重量百分数)＜2，铜基体中残留较多的Ni、Co，从而影响合金的电导率；当(Ni的重量百分数+Co的重量百分数)/(Si的重量百分数+Ti的重量百分数)＞5时，不能形成足够的第二相，故影响合金的强度。
本发明提供的铜合金还包括Zr、Mn、Sc、Fe以及B元素中的至少一种，Zr、Mn、Sc、Fe以及B元素作为微量元素，能够细化晶粒，形成细小的弥散析出相，由于合金中存在大量的这种弥散析出相，晶粒的长大也受到阻碍，因而能显著提高再结晶温度。实际上，上述多种合金元素不是孤立起作用，其影响是相互的，其中任何一种组分的多少均对合金的性能带来变化。每种元素具有各自独立的作用，但此元素相互组合后，元素之间相互激发，相互促进，协同作用非常明显，使铜合金的加工性能、力学性能、抗应力松弛性能和抗软化性能得到了显著提高。
在本申请的一个实施例中，上述铜合金还包括元素Zr，且0.75-D/400≤(RE的重量百分数+Zr的重量百分数)≤0.75-D/500，其中D为铸锭的厚度，200mm≤D≤300mm。
在本申请的一个实施例中，上述铜合金还包括元素Mn，且0.75-D/400≤(RE的重量百分数+Mn的重量百分数)≤0.75-D/500，其中D为铸锭的厚度，200mm≤D≤300mm。
在本申请的一个实施例中，上述铜合金还包括元素Sc，且0.75-D/400≤(RE的重量百分数+Sc的重量百分数)≤0.75-D/500，其中D为铸锭的厚度，200mm≤D≤300mm。
在本申请的一个实施例中，上述铜合金还包括元素Fe，且0.75-D/400≤(RE的重量百分数+Fe的重量百分数)≤0.75-D/500，其中D为铸锭的厚度，200mm≤D≤300mm。
在本申请的一个实施例中，上述铜合金还包括元素B，且0.75-D/400≤(RE的重量百分数+B的重量百分数)≤0.75-D/500，其中D为铸锭的厚度，200mm≤D≤300mm。
以上微量元素的添加应满足：0.75-D/400≤(RE的重量百分数+微量元素的重量百分数)≤0.75-D/500，其中D为铸锭的厚度，200mm≤D≤300mm；当本发明提供的铜合金包括Zr、Mn、Sc、Fe以及B元素全部五种时，0.75-D/400≤(RE的重量百分数+Zr的重量百分数+Mn的重量百分数+Sc的重量百分数+Fe的重量百分数+B的重量百分数)≤0.75-D/500，其中D为铸锭的厚度，200mm≤D≤300mm；以确保在凝固冷却速率较慢的大尺寸铸锭芯部，不形成或少形成含有上述元素的一次凝固析出相。
本发明通过对铜合金中元素种类和含量的控制和优化，使得本发明提供的弹性铜合金同时具有较高的加工性能、力学性能、抗抗应力松弛性能和抗软化性能，能够满足稳定连续地生产质量合格的弹性铜合金的需要，提高了弹性铜合金生产的平稳性和连续性，提高了产品质量和生产效率，且满足了市场对具有更高性能的弹性铜合金的需要。
本申请还提供了一种上述的Cu-Ni-Si-Co-Ti-RE铜合金的制备方法，包括依次进行的熔铸、热轧、喷淋处理、铣面、粗轧、钟罩退火、中轧、光亮退火、精轧留底、光亮退火、精轧以及钟罩退火。
上述的Cu-Ni-Si-Co-Ti-RE铜合金的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)熔铸：先将Cu、Ni、Co以及Ti在覆盖煅烧木炭与电极石墨粉的条件下熔化，然后再加入Si以及全部稀土铜合金的25％，然后捞渣，然后升温，然后除气，然后再加入全部稀土铜合金的75％，然后取样分析，温度控制在1240±10℃，然后成分调整，然后拉铸，温度控制在1215±10℃；
(2)热轧：热轧温度为800～1000℃，热轧时间为1～10h；
(3)喷淋处理：热轧终轧温度保持在700℃以上；
(4)铣面：上刀的铣面铣削量为0.5mm，下刀的铣面铣削量为0.6mm；
(5)粗轧：粗轧的压下率为50％～70％；
(6)钟罩退火：退火温度为500～600℃，保温时间为5～7h；
(7)中轧：中轧的压下率为50％～70％；
(8)光亮退火：退火温度为850～950℃，速度为2～5m/min；
(9)精轧留底：精轧留底的压下率在30％～65％；
(10)光亮退火：退火温度为850～900℃，速度为5-10m/min；
(11)精轧：精轧的压下率为20～35％；
(12)钟罩退火：时效温度为450～550℃，保温时间为4～6h。
本发明对上述方法中未提及的处理设备及工艺参数没有限制，采用本技术领域内技术人员熟知的处理设备及工艺参数即可。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种Cu-Ni-Si-Co-Ti-RE铜合金及其制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
本发明的合金采用以下原料熔炼：电解铜、纯镍、纯钴、纯钛、纯硅、稀土铜合金；合金的成分见表1的实施例1。
(1)熔铸：(光亮丝铜30％+回料铜70％)+镍+钴+钛+覆盖(煅烧木炭+电极石墨粉)→熔化+硅+25％稀土铜合金→捞渣→升温(1220℃)→除气(10min)+75％稀土铜合金→取样分析(温度控制在1240±10℃)→成分调整→拉铸(温度控制在1215±10℃)；
(2)热轧：热轧温度为900℃，保温时间为6h；
(3)喷淋处理：热轧终轧温度为710℃；
(4)铣面：上刀0.5mm，下刀0.6mm；
(5)粗轧：压下率为50％；
(6)钟罩退火：退火温度为500℃，保温5h；
(7)中轧：压下率为70％；
(8)光亮退火：退火温度为850℃，速度为2m/min；
(9)精轧留底：压下率为50％；
(10)光亮退火：退火温度为850℃，速度为5m/min
(11)精轧：压下率为35％；
(12)钟罩退火：退火温度在450℃，保温4h。
经过以上熔铸、热轧、喷淋处理、铣面、粗轧、钟罩退火、中轧、光亮退火、精轧留底、光亮退火、精轧、钟罩退火等加工处理后，其性能见表2中的实施例1。
实施例2
本发明的合金采用以下原料熔炼：电解铜、纯镍、纯钴、纯钛、纯硅、稀土铜合金；合金的成分见表1的实施例2。
(1)熔铸：(光亮丝铜30％+回料铜70％)+镍+钴+钛+覆盖(煅烧木炭+电极石墨粉)→熔化+硅+25％稀土铜合金→捞渣→升温(1220℃)→除气(10min)+75％稀土铜合金→取样分析(温度控制在1240±10℃)→成分调整→拉铸(温度控制在1215±10℃)；
(2)热轧：热轧温度为920℃，保温时间为6h；
(3)喷淋处理：热轧终轧温度为700℃；
(4)铣面：上刀0.5mm，下刀0.6mm；
(5)粗轧：压下率为60％；
(6)钟罩退火：退火温度为530℃，保温6h；
(7)中轧：压下率为60％；
(8)光亮退火：退火温度为880℃，速度为3m/min；
(9)精轧留底：压下率为65％；
(10)光亮退火：退火温度为860℃，速度为6m/min
(11)精轧：压下率为35％；
(12)钟罩退火：退火温度在470℃，保温4h。
经过以上熔铸、热轧、喷淋处理、铣面、粗轧、钟罩退火、中轧、光亮退火、精轧留底、光亮退火、精轧、钟罩退火等加工处理后，其性能见表2中的实施例2。
实施例3
本发明的合金采用以下原料熔炼：电解铜、纯镍、纯钴、纯钛、纯硅、稀土铜合金；合金的成分见表1的实施例3。
(1)熔铸：(光亮丝铜30％+回料铜70％)+镍+钴+钛+覆盖(煅烧木炭+电极石墨粉)→熔化+硅+25％稀土铜合金→捞渣→升温(1220℃)→除气(10min)+75％稀土铜合金→取样分析(温度控制在1240±10℃)→成分调整→拉铸(温度控制在1215±10℃)；
(2)热轧：热轧温度为940℃，保温时间为5h；
(3)喷淋处理：热轧终轧温度为708℃；
(4)铣面：上刀0.5mm，下刀0.6mm；
(5)粗轧：压下率为70％；
(6)钟罩退火：退火温度为550℃，保温5h；
(7)中轧：压下率为65％；
(8)光亮退火：退火温度为860℃，速度为2m/min；
(9)精轧留底：压下率为55％；
(10)光亮退火：退火温度为870℃，速度为6m/min
(11)精轧：压下率为25％；
(12)钟罩退火：退火温度在460℃，保温6h。
经过以上熔铸、热轧、喷淋处理、铣面、粗轧、钟罩退火、中轧、光亮退火、精轧留底、光亮退火、精轧、钟罩退火等加工处理后，其性能见表2中的实施例3。
实施例4
本发明的合金采用以下原料熔炼：电解铜、纯镍、纯钴、纯钛、纯硅、稀土铜合金；合金的成分见表1的实施例4。
(1)熔铸：(光亮丝铜30％+回料铜70％)+镍+钴+钛+覆盖(煅烧木炭+电极石墨粉)→熔化+硅+25％稀土铜合金→捞渣→升温(1220℃)→除气(10min)+75％稀土铜合金→取样分析(温度控制在1240±10℃)→成分调整→拉铸(温度控制在1215±10℃)；
(2)热轧：热轧温度为910℃，保温时间为6h；
(3)喷淋处理：热轧终轧温度为707℃；
(4)铣面：上刀0.5mm，下刀0.6mm；
(5)粗轧：压下率为50％；
(6)钟罩退火：退火温度为550℃，保温4h；
(7)中轧：压下率为70％；
(8)光亮退火：退火温度为860℃，速度为4m/min；
(9)精轧留底：压下率为65％；
(10)光亮退火：退火温度为870℃，速度为7m/min
(11)精轧：压下率为25％；
(12)钟罩退火：退火温度在450℃，保温5h。
经过以上熔铸、热轧、喷淋处理、铣面、粗轧、钟罩退火、中轧、光亮退火、精轧留底、光亮退火、精轧、钟罩退火等加工处理后，其性能见表2中的实施例4。
实施例5
本发明的合金采用以下原料熔炼：电解铜、纯镍、纯钴、纯钛、纯硅、稀土铜合金；合金的成分见表1的实施例5。
(1)熔铸：(光亮丝铜30％+回料铜70％)+镍+钴+钛+覆盖(煅烧木炭+电极石墨粉)→熔化+硅+25％稀土铜合金→捞渣→升温(1220℃)→除气(10min)+75％稀土铜合金→取样分析(温度控制在1240±10℃)→成分调整→拉铸(温度控制在1215±10℃)；
(2)热轧：热轧温度为950℃，保温时间为4h；
(3)喷淋处理：热轧终轧温度为705℃；
(4)铣面：上刀0.5mm，下刀0.6mm；
(5)粗轧：压下率为70％；
(6)钟罩退火：退火温度为530℃，保温4h；
(7)中轧：压下率为65％；
(8)光亮退火：退火温度为840℃，速度为4m/min；
(9)精轧留底：压下率为65％；
(10)光亮退火：退火温度为860℃，速度为4m/min
(11)精轧：压下率为35％；
(12)钟罩退火：退火温度在450℃，保温6h。
经过以上熔铸、热轧、喷淋处理、铣面、粗轧、钟罩退火、中轧、光亮退火、精轧留底、光亮退火、精轧、钟罩退火等加工处理后，其性能见表2中的实施例5。
实施例6
本发明的合金采用以下原料熔炼：电解铜、纯镍、纯钴、纯钛、纯硅、稀土铜合金；合金的成分见表1的实施例6。
(1)熔铸：(光亮丝铜30％+回料铜70％)+镍+钴+钛+覆盖(煅烧木炭+电极石墨粉)→熔化+硅+25％稀土铜合金→捞渣→升温(1220℃)→除气(10min)+75％稀土铜合金→取样分析(温度控制在1240±10℃)→成分调整→拉铸(温度控制在1215±10℃)；
(2)热轧：热轧温度为910℃，保温时间为6h；
(3)喷淋处理：热轧终轧温度为703℃；
(4)铣面：上刀0.5mm，下刀0.6mm；
(5)粗轧：压下率为70％；
(6)钟罩退火：退火温度为530℃，保温4h；
(7)中轧：压下率为70％；
(8)光亮退火：退火温度为850℃，速度为3m/min；
(9)精轧留底：压下率为60％；
(10)光亮退火：退火温度为880℃，速度为6m/min
(11)精轧：压下率为30％；
(12)钟罩退火：退火温度在460℃，保温6h。
经过以上熔铸、热轧、喷淋处理、铣面、粗轧、钟罩退火、中轧、光亮退火、精轧留底、光亮退火、精轧、钟罩退火等加工处理后，其性能见表2中的实施例6。
实施例7
本发明的合金采用以下原料熔炼：电解铜、纯镍、纯钴、纯钛、纯硅、稀土铜合金；合金的成分见表1的实施例7。
(1)熔铸：(光亮丝铜30％+回料铜70％)+镍+钴+钛+覆盖(煅烧木炭+电极石墨粉)→熔化+硅+25％稀土铜合金→捞渣→升温(1220℃)→除气(10min)+75％稀土铜合金→取样分析(温度控制在1240±10℃)→成分调整→拉铸(温度控制在1215±10℃)；
(2)热轧：热轧温度为940℃，保温时间为6h；
(3)喷淋处理：热轧终轧温度为701℃；
(4)铣面：上刀0.5mm，下刀0.6mm；
(5)粗轧：压下率为70％；
(6)钟罩退火：退火温度为550℃，保温5h；
(7)中轧：压下率为68％；
(8)光亮退火：退火温度为880℃，速度为3m/min；
(9)精轧留底：压下率为60％；
(10)光亮退火：退火温度为870℃，速度为6m/min
(11)精轧：压下率为35％；
(12)钟罩退火：退火温度在470℃，保温6h。
经过以上熔铸、热轧、喷淋处理、铣面、粗轧、钟罩退火、中轧、光亮退火、精轧留底、光亮退火、精轧、钟罩退火等加工处理后，其性能见表2中的实施例7。
实施例8
本发明的合金采用以下原料熔炼：电解铜、纯镍、纯钴、纯钛、纯硅、稀土铜合金；合金的成分见表1的实施例8。
(1)熔铸：(光亮丝铜30％+回料铜70％)+镍+钴+钛+覆盖(煅烧木炭+电极石墨粉)→熔化+硅+25％稀土铜合金→捞渣→升温(1220℃)→除气(10min)+75％稀土铜合金→取样分析(温度控制在1240±10℃)→成分调整→拉铸(温度控制在1215±10℃)；
(2)热轧：热轧温度为940℃，保温时间为6h；
(3)喷淋处理：热轧终轧温度为704℃；
(4)铣面：上刀0.5mm，下刀0.6mm；
(5)粗轧：压下率为70％；
(6)钟罩退火：退火温度为570℃，保温6h；
(7)中轧：压下率为70％；
(8)光亮退火：退火温度为870℃，速度为4m/min；
(9)精轧留底：压下率为60％；
(10)光亮退火：退火温度为860℃，速度为7m/min
(11)精轧：压下率为35％；
(12)钟罩退火：退火温度在470℃，保温6h。
经过以上熔铸、热轧、喷淋处理、铣面、粗轧、钟罩退火、中轧、光亮退火、精轧留底、光亮退火、精轧、钟罩退火等加工处理后，其性能见表2中的实施例7。
实施例9
本发明的合金采用以下原料熔炼：电解铜、纯镍、纯钴、纯钛、纯硅、稀土铜合金；合金的成分见表1的实施例9。
(1)熔铸：(光亮丝铜30％+回料铜70％)+镍+钴+钛+覆盖(煅烧木炭+电极石墨粉)→熔化+硅+25％稀土铜合金→捞渣→升温(1220℃)→除气(10min)+75％稀土铜合金→取样分析(温度控制在1240±10℃)→成分调整→拉铸(温度控制在1215±10℃)；
(2)热轧：热轧温度为950℃，保温时间为6h；
(3)喷淋处理：热轧终轧温度为704℃；
(4)铣面：上刀0.5mm，下刀0.6mm；
(5)粗轧：压下率为70％；
(6)钟罩退火：退火温度为570℃，保温5h；
(7)中轧：压下率为70％；
(8)光亮退火：退火温度为880℃，速度为3m/min；
(9)精轧留底：压下率为60％；
(10)光亮退火：退火温度为860℃，速度为5m/min
(11)精轧：压下率为25％；
(12)钟罩退火：退火温度在470℃，保温6h。
经过以上熔铸、热轧、喷淋处理、铣面、粗轧、钟罩退火、中轧、光亮退火、精轧留底、光亮退火、精轧、钟罩退火等加工处理后，其性能见表2中的实施例9。
实施例10
本发明的合金采用以下原料熔炼：电解铜、纯镍、纯钴、纯钛、纯硅、稀土铜合金；合金的成分见表1的实施例10。
(1)熔铸：(光亮丝铜30％+回料铜70％)+镍+钴+钛+覆盖(煅烧木炭+电极石墨粉)→熔化+硅+25％稀土铜合金→捞渣→升温(1220℃)→除气(10min)+75％稀土铜合金→取样分析(温度控制在1240±10℃)→成分调整→拉铸(温度控制在1215±10℃)；
(2)热轧：热轧温度为960℃，保温时间为6h；
(3)喷淋处理：热轧终轧温度为705℃；
(4)铣面：上刀0.5mm，下刀0.6mm；
(5)粗轧：压下率为70％；
(6)钟罩退火：退火温度为580℃，保温5h；
(7)中轧：压下率为68％；
(8)光亮退火：退火温度为870℃，速度为3m/min；
(9)精轧留底：压下率为60％；
(10)光亮退火：退火温度为880℃，速度为6m/min
(11)精轧：压下率为30％；
(12)钟罩退火：退火温度在460℃，保温6h。
经过以上熔铸、热轧、喷淋处理、铣面、粗轧、钟罩退火、中轧、光亮退火、精轧留底、光亮退火、精轧、钟罩退火等加工处理后，其性能见表2中的实施例10。
实施例11
本发明的合金采用以下原料熔炼：电解铜、纯镍、纯钴、纯钛、纯硅、稀土铜合金；合金的成分见表1的实施例11。
(1)熔铸：(光亮丝铜30％+回料铜70％)+镍+钴+钛+覆盖(煅烧木炭+电极石墨粉)→熔化+硅+25％稀土铜合金→捞渣→升温(1220℃)→除气(10min)+75％稀土铜合金→取样分析(温度控制在1240±10℃)→成分调整→拉铸(温度控制在1215±10℃)；
(2)热轧：热轧温度为950℃，保温时间为6h；
(3)喷淋处理：热轧终轧温度为703℃；
(4)铣面：上刀0.5mm，下刀0.6mm；
(5)粗轧：压下率为70％；
(6)钟罩退火：退火温度为570℃，保温5h；
(7)中轧：压下率为68％；
(8)光亮退火：退火温度为860℃，速度为3m/min；
(9)精轧留底：压下率为60％；
(10)光亮退火：退火温度为850℃，速度为6m/min
(11)精轧：压下率为35％；
(12)钟罩退火：退火温度在470℃，保温6h。
经过以上熔铸、热轧、喷淋处理、铣面、粗轧、钟罩退火、中轧、光亮退火、精轧留底、光亮退火、精轧、钟罩退火等加工处理后，其性能见表2中的实施例11。
实施例12
本发明的合金采用以下原料熔炼：电解铜、纯镍、纯钴、纯钛、纯硅、稀土铜合金；合金的成分见表1的实施例12。
(1)熔铸：(光亮丝铜30％+回料铜70％)+镍+钴+钛+覆盖(煅烧木炭+电极石墨粉)→熔化+硅+25％稀土铜合金→捞渣→升温(1220℃)→除气(10min)+75％稀土铜合金→取样分析(温度控制在1240±10℃)→成分调整→拉铸(温度控制在1215±10℃)；
(2)热轧：热轧温度为970℃，保温时间为6h；
(3)喷淋处理：热轧终轧温度为703℃；
(4)铣面：上刀0.5mm，下刀0.6mm；
(5)粗轧：压下率为70％；
(6)钟罩退火：退火温度为570℃，保温5h；
(7)中轧：压下率为70％；
(8)光亮退火：退火温度为860℃，速度为3m/min；
(9)精轧留底：压下率为55％；
(10)光亮退火：退火温度为870℃，速度为6m/min
(11)精轧：压下率为35％；
(12)钟罩退火：退火温度在470℃，保温6h。
经过以上熔铸、热轧、喷淋处理、铣面、粗轧、钟罩退火、中轧、光亮退火、精轧留底、光亮退火、精轧、钟罩退火等加工处理后，其性能见表2中的实施例12。
实施例13
本发明的合金采用以下原料熔炼：电解铜、纯镍、纯钴、纯钛、纯硅、稀土铜合金；合金的成分见表1的实施例13。
(1)熔铸：(光亮丝铜30％+回料铜70％)+镍+钴+钛+覆盖(煅烧木炭+电极石墨粉)→熔化+硅+25％稀土铜合金→捞渣→升温(1220℃)→除气(10min)+75％稀土铜合金→取样分析(温度控制在1240±10℃)→成分调整→拉铸(温度控制在1215±10℃)；
(2)热轧：热轧温度为950℃，保温时间为6h；
(3)喷淋处理：热轧终轧温度为703℃；
(4)铣面：上刀0.5mm，下刀0.6mm；
(5)粗轧：压下率为70％；
(6)钟罩退火：退火温度为550℃，保温5h；
(7)中轧：压下率为70％；
(8)光亮退火：退火温度为860℃，速度为3m/min；
(9)精轧留底：压下率为60％；
(10)光亮退火：退火温度为860℃，速度为6m/min
(11)精轧：压下率为35％；
(12)钟罩退火：退火温度在460℃，保温6h。
经过以上熔铸、热轧、喷淋处理、铣面、粗轧、钟罩退火、中轧、光亮退火、精轧留底、光亮退火、精轧、钟罩退火等加工处理后，其性能见表2中的实施例13。
实施例14
本发明的合金采用以下原料熔炼：电解铜、纯镍、纯钴、纯钛、纯硅、稀土铜合金；合金的成分见表1的实施例14。
(1)熔铸：(光亮丝铜30％+回料铜70％)+镍+钴+钛+覆盖(煅烧木炭+电极石墨粉)→熔化+硅+25％稀土铜合金→捞渣→升温(1220℃)→除气(10min)+75％稀土铜合金→取样分析(温度控制在1240±10℃)→成分调整→拉铸(温度控制在1215±10℃)；
(2)热轧：热轧温度为960℃，保温时间为6h；
(3)喷淋处理：热轧终轧温度为703℃；
(4)铣面：上刀0.5mm，下刀0.6mm；
(5)粗轧：压下率为70％；
(6)钟罩退火：退火温度为570℃，保温5h；
(7)中轧：压下率为70％；
(8)光亮退火：退火温度为870℃，速度为3m/min；
(9)精轧留底：压下率为60％；
(10)光亮退火：退火温度为880℃，速度为6m/min
(11)精轧：压下率为35％；
(12)钟罩退火：退火温度在470℃，保温6h。
经过以上熔铸、热轧、喷淋处理、铣面、粗轧、钟罩退火、中轧、光亮退火、精轧留底、光亮退火、精轧、钟罩退火等加工处理后，其性能见表2中的实施例14。
实施例15
本发明的合金采用以下原料熔炼：电解铜、纯镍、纯钴、纯钛、纯硅、稀土铜合金；合金的成分见表1的实施例15。
(1)熔铸：(光亮丝铜30％+回料铜70％)+镍+钴+钛+覆盖(煅烧木炭+电极石墨粉)→熔化+硅+25％稀土铜合金→捞渣→升温(1220℃)→除气(10min)+75％稀土铜合金→取样分析(温度控制在1240±10℃)→成分调整→拉铸(温度控制在1215±10℃)；
(2)热轧：热轧温度为970℃，保温时间为6h；
(3)喷淋处理：热轧终轧温度为703℃；
(4)铣面：上刀0.5mm，下刀0.6mm；
(5)粗轧：压下率为70％；
(6)钟罩退火：退火温度为570℃，保温5h；
(7)中轧：压下率为70％；
(8)光亮退火：退火温度为850℃，速度为4m/min；
(9)精轧留底：压下率为60％；
(10)光亮退火：退火温度为870℃，速度为5m/min
(11)精轧：压下率为35％；
(12)钟罩退火：退火温度在470℃，保温6h。
经过以上熔铸、热轧、喷淋处理、铣面、粗轧、钟罩退火、中轧、光亮退火、精轧留底、光亮退火、精轧、钟罩退火等加工处理后，其性能见表2中的实施例15。
实施例16
本发明的合金采用以下原料熔炼：电解铜、纯镍、纯钴、纯钛、纯硅、稀土铜合金；合金的成分见表1的实施例16。
(1)熔铸：(光亮丝铜30％+回料铜70％)+镍+钴+钛+覆盖(煅烧木炭+电极石墨粉)→熔化+硅+25％稀土铜合金→捞渣→升温(1220℃)→除气(10min)+75％稀土铜合金→取样分析(温度控制在1240±10℃)→成分调整→拉铸(温度控制在1215±10℃)；
(2)热轧：热轧温度为950℃，保温时间为6h；
(3)喷淋处理：热轧终轧温度为703℃；
(4)铣面：上刀0.5mm，下刀0.6mm；
(5)粗轧：压下率为70％；
(6)钟罩退火：退火温度为570℃，保温5h；
(7)中轧：压下率为70％；
(8)光亮退火：退火温度为860℃，速度为4m/min；
(9)精轧留底：压下率为60％；
(10)光亮退火：退火温度为880℃，速度为5m/min
(11)精轧：压下率为35％；
(12)钟罩退火：退火温度在470℃，保温6h。
经过以上熔铸、热轧、喷淋处理、铣面、粗轧、钟罩退火、中轧、光亮退火、精轧留底、光亮退火、精轧、钟罩退火等加工处理后，其性能见表2中的实施例16。
表1实施例1-16的合金成分配方(wt％)
注---标记为未添加合金量
表2实施例1-16的合金性能表
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对于这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的，本文所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。
Claims (10)
1.一种Cu-Ni-Si-Co-Ti-RE铜合金，其特征在于，包括以下重量百分数的组分：0.5％～2.0％的Ni，0.5％～2.0％的Co，0.2％～0.9％的Si，0.1％～0.5％的Ti，0.05％～0.2％的RE，其余为Cu，其中RE为Ce、La以及Y中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的铜合金，其特征在于，2≤(Ni的重量百分数+Co的重量百分数)/(Si的重量百分数+Ti的重量百分数)≤5。
3.根据权利要求1所述的铜合金，其特征在于，所述铜合金还包括元素Zr，且0.75-D/400≤(RE的重量百分数+Zr的重量百分数)≤0.75-D/500，其中D为铸锭的厚度，200mm≤D≤300mm。
4.根据权利要求1所述的铜合金，其特征在于，所述铜合金还包括元素Mn，且0.75-D/400≤(RE的重量百分数+Mn的重量百分数)≤0.75-D/500，其中D为铸锭的厚度，200mm≤D≤300mm。
5.根据权利要求1所述的铜合金，其特征在于，所述铜合金还包括元素Sc，且0.75-D/400≤(RE的重量百分数+Sc的重量百分数)≤0.75-D/500，其中D为铸锭的厚度，200mm≤D≤300mm。
6.根据权利要求1所述的铜合金，其特征在于，所述铜合金还包括元素Fe，且0.75-D/400≤(RE的重量百分数+Fe的重量百分数)≤0.75-D/500，其中D为铸锭的厚度，200mm≤D≤300mm。
7.根据权利要求1所述的铜合金，其特征在于，所述铜合金还包括元素B，且0.75-D/400≤(RE的重量百分数+B的重量百分数)≤0.75-D/500，其中D为铸锭的厚度，200mm≤D≤300mm。
8.根据权利要求1所述的铜合金，其特征在于，包括以下重量百分数的组分：1.1％～1.8％的Ni，0.6％～0.8％的Si，0.9％～1.6％的Co，0.2％～0.4％的Ti，0.05％～0.1％的RE，其余为Cu，其中RE为Ce、La以及Y中的一种或几种。
9.一种权利要求1所述的Cu-Ni-Si-Co-Ti-RE铜合金的制备方法，其特征在于，包括依次进行的熔铸、热轧、喷淋处理、铣面、粗轧、钟罩退火、中轧、光亮退火、精轧留底、光亮退火、精轧以及钟罩退火。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)熔铸：先将Cu、Ni、Co以及Ti在覆盖煅烧木炭与电极石墨粉的条件下熔化，然后再加入Si以及全部稀土铜合金的25％，然后捞渣，然后升温，然后除气，然后再加入全部稀土铜合金的75％，然后取样分析，温度控制在1240±10℃，然后成分调整，然后拉铸，温度控制在1215±10℃；
(2)热轧：热轧温度为800～1000℃，热轧时间为1～10h；
(3)喷淋处理：热轧终轧温度保持在700℃以上；
(4)铣面：上刀的铣面铣削量为0.5mm，下刀的铣面铣削量为0.6mm；
(5)粗轧：粗轧的压下率为50％～70％；
(6)钟罩退火：退火温度为500～600℃，保温时间为5～7h；
(7)中轧：中轧的压下率为50％～70％；
(8)光亮退火：退火温度为850～950℃，速度为2～5m/min；
(9)精轧留底：精轧留底的压下率在30％～65％；
(10)光亮退火：退火温度为850～900℃，速度为5-10m/min；
(11)精轧：精轧的压下率为20～35％；
(12)钟罩退火：时效温度为450～550℃，保温时间为4～6h。
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