CN108774700A

CN108774700A - 一种高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金及其制备方法

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Publication number: CN108774700A
Application number: CN201810961934.XA
Authority: CN
Inventors: 雷前; 蒋栋; 李圣尧; 李云平; 李周
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2018-08-22
Filing date: 2018-08-22
Publication date: 2018-11-09
Anticipated expiration: 2038-08-22
Also published as: CN108774700B

Abstract

本发明提供了一种高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金及其制备方法。以重量百分比计，该高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金中包含以下含量的成分：Ni 8.0～12.0％、Si 2.0～3.0％、Ti 0.5～2.0％、B 0.02～0.5％、Mg 0.2～0.3％，其余为Cu以及不可避免的杂质。该弹性铜合金成分合理，合金中的强化相分布均匀，具有强度高、塑性好、电导率高、抗应力松弛性能优异的特点。该弹性铜合金的制备方法主要包括：连铸连轧、热轧、固溶处理、冷轧、时效处理、多次叠轧、低温回火等步骤。该制备方法具有节能降耗、生产成本更低廉、工艺更简单的特点，更适合工业化生产。

Description

一种高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金及其制备方法

技术领域

本发明属于弹性合金及其制备技术领域，尤其涉及一种高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金及其制备方法。

背景技术

弹性铜合金是导电弹性器件的关键材料，当其应用于舰船、航空航天、电工电子、机器仪表、汽车工业、轨道交通、海洋输运等领域时要求具有较高的使用性能，包括抗拉强度大于1100MPa、伸长率大于8％、电导率大于20％IACS等；而经过熔铸、热轧、固溶、冷轧等传统工艺步骤制备出的弹性铜合金虽然具有较高强度和良好导电性能，但是塑性不足，不能满足当前工业的需求。

近年来，关于弹性铜合金在性能提升方面的研究取得了一定进展，但还存在一些不足，例如在合金机械性能或者可变形加工方面有限，且存在生产上成本压力大和经济效益低的问题，难以满足工业生产的应用要求：

(1)公开的中国专利“超高强、高导电CuNiSiSnMg系弹性铜合金及其制备方法”(200810032004.2)提供了一种CuNiSiSnMgZr合金，其具有超高的强度、良好的导电性能和优异的抗应力松弛性能，但其制备过程中存在一些不足之处，如因为添加了Sn元素造成了锭坯的偏析严重，需要较长时间的均匀化处理；双级固溶处理过程中难以控制升温速率，实现难度大；且其所述的非真空二次重熔工艺难以大规模、工业化生产。

(2)中国专利“导电性与弯曲性改善的Cu-Ni-Si-Mg系合金”(201080002157.8)公开了一种Cu-Ni-Si-Mg系合金，该铜合金含有1.0-4.5％Ni、0.16-0.13％的Si和0.05-0.3％的Mg，更优选的还含有0.01-2.0％质量的Cr、P、Mn、Ag、Co、Mo、As、Sb、Al、Hf、Zr、C、Fe、In、Ta、Sn、Zn中的至少一种，该合金中含有的Ni-Si化合物数量较少，而且析出相仅以Ni₂Si一种为主，析出相的体积分数有限且析出相尺寸容易长大，部分析出相达到了0.05-3.0微米，而奥罗万强化对于析出相粒子在0.05微米以上则效果显著下降，因此该合金的强化能力有限，合金的拉伸强度仅在760-801MPa，仅仅属于一种中强度铜合金。

(3)中国专利“一种CuNiSi系弹性铜合金及其制备方法”(201310025570.1)公开了一种Cu-Ni-Si系弹性铜合金，该合金中Ni和Si含量较低(Ni为3.8-5.0％，Si为0.6-1.3％)，形成的Ni-Si化合物数量较少，析出相体积分数低使得强化效果有限。且该合金的制备工艺具有连铸、冷轧、热轧、冷轧、固溶处理、精轧和时效处理等步骤，主要采用析出强化的方式，强化手段单一且强化能力有限，且析出强化的同时合金的塑性和韧性通常会急剧下降。

(4)中国专利“一种超高强高韧高CuNiSiNbSn系弹性铜合金及其制备方法”(ZL201510063988.0)公开的制备方法为：①配料：合金成分范围(质量百分数)为：Ni：6.0～7.5wt％；Si：1.0～1.4％，Nb：0.8～1.2％；Sn:0.5～0.8％；Mg：0.1～0.15wt％；Cr：0.1～0.15wt％；余量是Cu。②熔炼和半连续铸造；③均匀化处理；④热轧；⑤固溶处理；⑥冷轧；⑦时效处理；⑧精轧与退火处理；共8个步骤，该制备方法制备获得的合金主要性能为：抗拉强度为1000～1300MPa，电导率为25.0～30.1％IACS，应力松弛率为7.8～11％，伸长率为4.5～5.5％；制得的弹性铜合金析出相含量不高，同时合金塑性有限。

(5)中国专利申请“一种高强高导铜合金带材短流程生产方法”(201610663056.4)公开了一种新型短流程工艺：水平连铸—冷轧—固溶—冷轧—时效工艺。该工艺显著缩短了传统工艺流程，但是该工艺中的多道次冷轧主要是为了减小样品厚度，为后续带材的时效处理做好形状尺寸准备，对合金的强化有限；且该工艺仅适合生产析出相含量低和冷轧性能优良的中等强度导电Cu-Ni-Si合金(C70250)和Cu-Cr-Zr合金(C70350)，或者部分对强度要求较高，但是对塑性要求较低(一般低于6％)的铜合金产品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金，以重量百分比计，所述高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金中包含以下含量的成分：Ni 8.0～12.0％、Si 2.0～3.0％、Ti0.5～2.0％、B 0.02～0.5％、Mg 0.2～0.3％，其余为Cu以及不可避免的杂质。

上述的高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金，优选的，以重量百分比计，所述高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金中包含以下含量的成分：Ni 8.8％、Si 2.1％、Ti 1.0％、B0.1％、Mg 0.25％，其余为Cu以及不可避免的杂质。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述的高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金中组成元素的重量百分比进行备料，将铜源、镍源、硅源、钛源放入加热炉中熔化，熔化温度为1200～1300℃，待其完全熔化后，降温至1200～1250℃，再加入镁源以及硼源，熔匀后形成合金熔体；

(2)将合金熔体在连续铸造机上连铸成板坯，控制铸造温度为1150～1230℃，铸造速度为1.5～2.0m/h，冷却水压力为0.05～0.1MPa，获得铸锭板坯；

(3)将铸锭板坯加热至860～920℃并保温1～3h，保温后进行热轧，热轧变形量为50～80％；

(4)将热轧板材进行酸洗，然后进行固溶处理，固溶处理的温度为950～990℃，时间为4～8h；

(5)将固溶处理后的板材进行酸洗，然后进行时效处理，时效处理的温度为520～600℃，时间为60～600min；

(6)将时效处理后的板材进行酸洗，去除表面氧化物，然后将两层板材一起叠轧，每次轧制变形量为30～80％，轧制后可将板材机械焊接在一起，再次通过轧机进行叠轧，共叠轧5～8次；

(7)将叠轧后的板材进行低温退火处理，退火温度为200～300℃，退火时间10～120min；

(8)剪切包装入库。

上述的制备方法，优选的，所述步骤(6)中进行多次叠轧，共叠轧5～8次。

上述的制备方法，优选的，为了防止样品在处理过程中被氧化，所述固溶处理、时效处理和低温退火处理在还原性气氛或者惰性气氛中进行。

上述的制备方法，优选的，所述还原性气氛指氢气和/或一氧化碳气氛。

上述的制备方法，优选的，所述惰性气氛指氩气、氮气和/或氦气气氛。

上述的制备方法，优选的，所述铜源为电解铜或回收铜，镍源为电解镍或回收镍，硅源为电解硅，钛源为电解钛，镁源为纯镁和/或铜镁中间合金，硼源为铜硼中间合金。

本发明的技术方案，通过合理设计合金成分及其含量，使合金中主要包括Ni、Si、Ti、B和Mg等主要合金元素，其中Ni和Si主要形成了Ni₂Si析出相粒子，Ti和B可以形成TiB₂和TiB粒子，同时Ni与Ti可以形成NiTi析出相粒子，从而在合金内部析出占据不同体积分数的多元协调强化的强化相。再通过合理设置工艺步骤以及优化工艺参数，使合金热轧变形后板材中溶质原子过饱和度增加，同时由于Mg加入形成替换原子，引起晶格畸变从而强化合金，并提高了合金的抗应力松弛性能；随着Ni、Si、Ti和B元素含量的增加，合金起主要增强效果的Ni₂Si相、NiTi相、TiB₂、TiB相含量增加，使合金的拉伸强度明显增加。由于过饱和固溶体中的元素有效析出形成了析出相，铜基体得到净化，从而对电子运动的阻碍减小，合金的电阻小，电导率得到提高。经高温时效和叠轧后再进行低温退火处理，合金中不连续析出的层片状Ni₂Si相的厚度和铜基体的厚度也将实现纳米化，从而提高合金的塑性，同时本发明还对材料进行多次叠轧变形处理，通过冷变形将不连续析出的Ni₂Si片层组织和铜基体进行纳米细化，形成纳米片层结构，从而实现纳米晶的晶界强化以及塑性的提高；最终得到强度高、塑性高、电导率高、抗应力松弛性能好的高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金，合金成分合理，合金中的强化相分布均匀，体积分数高，合金的强度高、塑性高、导电率高、抗应力松弛性能好，其抗拉强度为1200～1300MPa，屈服强度为810～1050MPa，电导率为20.0～25.0％IACS，伸长率为8～12％，室温应力松弛率为5.0～6.2％，200℃松弛率12～13％，可以用作舰船、航空航天和电子工业等领域中的高性能导电弹性器件。

(2)本发明的高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金的制备方法，各步骤协同作用、相互配合，所得合金铸态组织的晶粒尺寸较小，合金中几乎无偏析，与制备弹性铜合金的传统工艺相比，省去了长时间均匀化退火等高耗能环节，降低了固溶温度，具有节能降耗、生产成本更低廉、工艺更简单的特点，更适合工业化生产，所得产品各项性能指标更优异，提高了产品的市场竞争力。

(3)本发明的高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金的制备方法，由于在析出相析出之后采取了多道次叠轧变形，合金中的析出相和基体被纳米化，从而可以实现合金的强度和塑性的同时提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例3中制备高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金过程中步骤(2)后所得铸锭板坯的金相显微组织照片；

图2是本发明实施例3中制备高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金过程中步骤(5)后所得板材的透射电镜照片；

图3是本发明实施例3中制备高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金过程中步骤(6)后所得板材的透射电镜照片。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例1：

一种本发明的高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金，以重量百分比计，该高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金中包含以下含量的成分：Ni 8.0％、Si 2.0％、Ti 1.0％、B0.1％、Mg 0.2％，其余为Cu以及不可避免的杂质。

本实施例的高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金中组成元素的重量百分比进行备料，将电解铜、电解镍、电解硅和电解钛放入加热炉中熔化，熔化温度为1250℃，待其完全熔化后，降温至1250℃，再加入纯镁，熔匀后形成合金熔体；

(2)将合金熔体在连续铸造机上连铸成板坯，控制铸造温度为1150℃，铸造速度为2m/h，冷却水压力为0.1MPa，获得铸锭板坯；

(3)将铸锭板坯加热至860℃并保温1h，保温后进行热轧，热轧变形量为80％；

(4)将热轧板材进行酸洗，然后在氢气保护的保温炉中进行固溶处理，固溶处理的温度为950℃，时间为4h；

(5)将固溶处理后的板材进行酸洗，然后在氩气保护的保温炉中进行时效处理，时效处理的温度为550℃，时间为1h；

(6)将时效处理后的板材进行酸洗，然后将两层板材一起叠轧，每次轧制变形量为80％，轧制后将板材机械焊接在一起，再次通过轧机进行叠轧，共叠轧5次；

(7)将叠轧后的板材在氩气保护的保温炉中进行低温退火处理，退火温度为220℃，退火时间1h；

(8)剪切包装入库。

经检测，本实施例中制备得到的高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金的抗拉强度为1195.2MPa，屈服强度为810.6MPa，电导率为25.3％IACS，伸长率为12.2％，室温应力松弛率为6.0％，200℃松弛率为13.1％。

实施例2：

一种本发明的高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金，以重量百分比计，该高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金中包含以下含量的成分：Ni 8.2％、Si 2.2％、Ti 1.2％、B0.3％、Mg 0.24％，其余为Cu以及不可避免的杂质。

(1)按照高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金中组成元素的重量百分比进行备料，将电解铜、电解镍、电解硅和电解钛放入加热炉中熔化，熔化温度为1250℃，待其完全熔化后，降温至1250℃，再加入铜硼中间合金和纯镁，熔匀后形成合金熔体；

(2)将合金熔体在连续铸造机上连铸成板坯，控制铸造温度为1150℃，铸造速度为1.8m/h，冷却水压力为0.08MPa，获得铸锭板坯；

(3)将铸锭板坯加热至880℃并保温1h，保温后进行热轧，热轧变形量为60％；

(4)将热轧板材进行酸洗，然后在一氧化碳保护的保温炉中进行固溶处理，固溶处理的温度为960℃，时间为8h；

(5)将固溶处理后的板材进行酸洗，然后在氮气气体保护的保温炉中进行时效处理，时效处理的温度为520℃，时间为1h；

(6)将时效处理后的板材进行酸洗，然后将两层板材一起叠轧，每次轧制变形量为60％，轧制后将板材机械焊接在一起，再次通过轧机进行叠轧，共叠轧7次；

(7)将叠轧后的板材在氢气保护的保温炉中进行低温退火处理，退火温度为210℃，退火时间1h；

(8)剪切包装入库。

经检测，本实施例中制备得到的高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金的抗拉强度为1214.3MPa，屈服强度为850.2MPa，电导率为24.6％IACS，伸长率为10.4％，室温应力松弛率为5.9％，200℃松弛率为13.0％。

实施例3：

一种本发明的高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金，以重量百分比计，该高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金中包含以下含量的成分：Ni 8.8％、Si 2.1％、Ti 1.0％、B0.1％、Mg 0.25％，其余为Cu以及不可避免的杂质。

(1)按照高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金中组成元素的重量百分比进行备料，将电解铜、电解镍、电解硅和电解钛放入加热炉中熔化，熔化温度为1250℃，待其完全熔化后，降温至1200℃，再加入铜硼中间合金和纯镁，熔匀后形成合金熔体；

(2)将合金熔体在连续铸造机上连铸成板坯，控制铸造温度为1180℃，铸造速度为1.6m/h，冷却水压力为0.08MPa，获得铸锭板坯；

(3)将铸锭板坯加热至880℃并保温1.5h，保温后进行热轧，热轧变形量为80％；

(4)将热轧板材进行酸洗，然后在氩气保护的保温炉中进行固溶处理，固溶处理的温度为965℃，时间为6h；

(5)将固溶处理后的板材进行酸洗，然后在氢气保护的保温炉中进行时效处理，时效处理的温度为550℃，时间为1h；

(6)将时效处理后的板材进行酸洗，然后将两层板材一起叠轧，每次轧制变形量为50％，轧制后将板材机械焊接在一起，再次通过轧机进行叠轧，共叠轧8次；

(7)将叠轧后的板材在氩气保护的保温炉中进行低温退火处理，退火温度为250℃，退火时间30min；

(8)剪切包装入库。

本实施例中，步骤(2)后所得铸锭板坯的金相显微组织照片如图1所示，由图可知，合金中形成了大量的非平衡析出相粒子；该类析出相粒子通过固溶处理可以形成过饱和固溶体，再在后续的时效处理中以纳米级析出，步骤(5)后所得板材的透射电镜照片如图2所示，由图可知，合金中析出相种类多，体积分数大，分布均匀；而稠密的析出相粒子可以有效地强化合金材料，同时提高材料的强度和电导率；再经过多次叠轧处理，步骤(6)后所得板材的透射电镜照片如图3所示，由图可知，合金中的析出相和基体实现了纳米化，使合金的强度和塑性同时获得了提高。经检测，本实施例中制备得到的高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金的抗拉强度为1250.2MPa，屈服强度为950.2MPa，电导率为24.5％IACS，伸长率为9.8％，室温应力松弛率为5.8％，200℃松弛率为12.8％。

实施例4：

一种本发明的高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金，以重量百分比计，该高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金中包含以下含量的成分：Ni 9.5％、Si 2.3％、Ti 1.5％、B0.08％、Mg 0.27％，其余为Cu以及不可避免的杂质。

(1)按照高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金中组成元素的重量百分比进行备料，将电解铜、电解镍、电解硅和电解钛放入加热炉中熔化，熔化温度为1280℃，待其完全熔化后，降温至1250℃，再加铜硼中间合金和纯镁，熔匀后形成合金熔体；

(2)将合金熔体在连续铸造机上连铸成板坯，控制铸造温度为1160℃，铸造速度为2.0m/h，冷却水压力为0.08MPa，获得铸锭板坯；

(3)将铸锭板坯加热至880℃并保温2h，保温后进行热轧，热轧变形量为70％；

(4)将热轧板材进行酸洗，然后在氮气保护的保温炉中进行固溶处理，固溶处理的温度为970℃，时间为4h；

(5)将固溶处理后的板材进行酸洗，然后在氮气气体保护的保温炉中进行时效处理，时效处理的温度为560℃，时间为1h；

(6)将时效处理后的板材进行酸洗，然后将两层板材一起叠轧，每次轧制变形量为50％，轧制后将板材机械焊接在一起，再次通过轧机进行叠轧，共叠轧5次；

(7)将叠轧后的板材在氩气保护的保温炉中进行低温退火处理，退火温度为250℃，退火时间1h；

(8)剪切包装入库。

经检测，本实施例中制备得到的高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金的抗拉强度为1256.7MPa，屈服强度为870.8MPa，电导率为24.5％IACS，伸长率为9.1％，室温应力松弛率为5.6％，200℃松弛率为12.90％。

实施例5：

一种本发明的高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金，以重量百分比计，该高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金中包含以下含量的成分：Ni 10.0％、Si 2.0％、Ti 2.0％、B0.5％、Mg 0.2％，其余为Cu以及不可避免的杂质。

(1)按照高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金中组成元素的重量百分比进行备料，将电解铜、电解镍、电解硅和电解钛放入加热炉中熔化，熔化温度为1290℃，待其完全熔化后，降温至1260℃，再加入铜硼中间合金和纯镁，熔匀后形成合金熔体；

(2)将合金熔体在连续铸造机上连铸成板坯，控制铸造温度为1160℃，铸造速度为1.8m/h，冷却水压力为0.08MPa，获得铸锭板坯；

(4)将热轧板材进行酸洗，然后在氩气保护的保温炉中进行固溶处理，固溶处理的温度为980℃，时间为4h；

(5)将固溶处理后的板材进行酸洗，然后在氩气气体保护的保温炉中进行时效处理，时效处理的温度为570℃，时间为1h；

(6)将时效处理后的板材进行酸洗，然后将两层板材一起叠轧，每次轧制变形量为30％，轧制后将板材机械焊接在一起，再次通过轧机进行叠轧，共叠轧8次；

(7)将叠轧后的板材在氢气保护的保温炉中进行低温退火处理，退火温度为220℃，退火时间1h；

(8)剪切包装入库。

经检测，本实施例中制备得到的高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金的抗拉强度为1280.5MPa，屈服强度为880.2MPa，电导率为24.2％IACS，伸长率为8.8％，室温应力松弛率为5.5％，200℃松弛率为12.6％。

实施例6：

一种本发明的高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金，以重量百分比计，该高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金中包含以下含量的成分：Ni 11.5％、Si 2.6％、Ti 1.7％、B0.5％、Mg 0.3％，其余为Cu以及不可避免的杂质。

(1)按照高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金中组成元素的重量百分比进行备料，将电解铜、电解镍、电解硅和电解钛放入加热炉中熔化，熔化温度为1300℃，待其完全熔化后，降温至1200℃，再加入铜硼中间合金和纯镁，熔匀后形成合金熔体；

(2)将合金熔体在连续铸造机上连铸成板坯，控制铸造温度为1230℃，铸造速度为2.0m/h，冷却水压力为0.1MPa，获得铸锭板坯；

(3)将铸锭板坯加热至900℃并保温1h，保温后进行热轧，热轧变形量为50％；

(4)将热轧板材进行酸洗，然后在氦气保护的保温炉中进行固溶处理，固溶处理的温度为990℃，时间为8h；

(5)将固溶处理后的板材进行酸洗，然后在氦气保护的保温炉中进行时效处理，时效处理的温度为600℃，时间为1h；

(7)将叠轧后的板材在氦气保护的保温炉中进行低温退火处理，退火温度为250℃，退火时间1h；

(8)剪切包装入库。

经检测，本实施例中制备得到的高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金的抗拉强度为1284.8MPa，屈服强度为890.2MPa，电导率为23.8％IACS，伸长率为8.4％，室温应力松弛率为5.4％，200℃松弛率为12.5％。

实施例7：

一种本发明的高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金，以重量百分比计，该高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金中包含以下含量的成分：Ni 12.0％、Si 3.0％、Ti 2.0％、B0.5％、Mg 0.3％，其余为Cu以及不可避免的杂质。

(1)按照高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金中组成元素的重量百分比进行备料，将电解铜、电解镍、电解硅和电解钛放入加热炉中熔化，熔化温度为1280℃，待其完全熔化后，降温至1220℃，再加入铜硼中间合金和铜镁中间合金，熔匀后形成合金熔体；

(2)将合金熔体在连续铸造机上连铸成板坯，控制铸造温度为1180℃，铸造速度为2.0m/h，冷却水压力为0.1MPa，获得铸锭板坯；

(3)将铸锭板坯加热至900℃并保温1h，保温后进行热轧，热轧变形量为55％；

(4)将热轧板材进行酸洗，然后在还原性气体或惰性气体保护的保温炉中进行固溶处理，固溶处理的温度为990℃，时间为8h；

(5)将固溶处理后的板材进行酸洗，然后在还原性气体或惰性气体保护的保温炉中进行时效处理，时效处理的温度为580℃，时间为1h；

(7)将叠轧后的板材在还原性气体或惰性气体保护的保温炉中进行低温退火处理，退火温度为250℃，退火时间1h；

(8)剪切包装入库。

经检测，本实施例中制备得到的高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金的抗拉强度为1302.5MPa，屈服强度为950.4MPa，电导率为22.3％IACS，伸长率为8.0％，室温应力松弛率为6.1％，200℃松弛率为12.2％。

对比例1：

一种高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金，以重量百分比计，该高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金中包含以下含量的成分：Ni 2.5％、Si 1.2％、Ti 0.2％、B 0.5％，Mg 0.1％，其余为Cu以及不可避免的杂质。

(1)按照高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金中组成元素的重量百分比进行备料，将电解铜、电解镍、电解硅和电解钛放入加热炉中熔化，熔化温度为1280℃，待其完全熔化后，降温至1120℃，再加入铜硼中间合金和铜镁中间合金，熔匀后形成合金熔体；

(2)将合金熔体在连续铸造机上连铸成板坯，控制铸造温度为1130℃，铸造速度为3.0m/h，冷却水压力为0.5MPa，获得铸锭板坯；

(5)将固溶处理后的板材进行酸洗，然后在还原性气体或惰性气体保护的保温炉中进行时效处理，时效处理的温度为550℃，时间为1h；

(8)剪切包装入库。

经检测，本实施例中制备得到的高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金的抗拉强度为650.2MPa，屈服强度为500.3MPa，电导率为40.2％IACS，伸长率为15.0％，室温应力松弛率为10.5％，200℃松弛率为22.5％。

对比例2：

一种CuNiSiMg系弹性铜合金，以重量百分比计，该CuNiSiMg系弹性铜合金中包含以下含量的成分：Ni 10.0％、Si 2.0％、Mg 0.2％，其余为Cu以及不可避免的杂质。

本实施例的CuNiSiMg系弹性铜合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照CuNiSiMg系弹性铜合金中组成元素的重量百分比进行备料，将电解铜、电解镍、电解硅放入加热炉中熔化，熔化温度为1280℃，待其完全熔化后，降温至1120℃，再加入铜镁中间合金，熔匀后形成合金熔体；

(8)剪切包装入库。

经检测，本实施例中制备得到的CuNiSiMg系弹性铜合金的抗拉强度为1250.2MPa，屈服强度为900.2MPa，电导率为25.9％IACS，伸长率为6.5％，室温应力松弛率为6.1％，200℃松弛率为13.5％。

对比例3：

一种高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金，以重量百分比计，该高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金中包含以下含量的成分：Ni 10.0％、Si 2.0％、Ti 2.0％、B 0.04％、Mg0.2％，其余为Cu以及不可避免的杂质。

(1)按照高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金中组成元素的重量百分比进行备料，将电解铜、电解镍、电解硅和电解钛放入加热炉中熔化，熔化温度为1250℃，待其完全熔化后，降温至1100℃，再加入铜硼中间合金和铜镁中间合金，熔匀后形成合金熔体；

(2)将合金熔体在连续铸造机上连铸成板坯，控制铸造温度为1100℃，铸造速度为2.0m/h，冷却水压力为0.2MPa，获得铸锭板坯；

(4)将热轧板材进行酸洗，然后在还原性气体或惰性气体保护的保温炉中进行固溶处理，固溶处理的温度为980℃，时间为4h；

(5)将固溶处理后的板材进行酸洗，然后在还原性气体或惰性气体保护的保温炉中进行时效处理，时效处理的温度为540℃，时间为1h；

(6)将时效处理后的板材在还原性气体或惰性气体保护的保温炉中进行低温退火处理，退火温度为220℃，退火时间1h；

(7)剪切包装入库。

经检测，本实施例中制备得到的高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金的抗拉强度为1000.2MPa，屈服强度为840.2MPa，电导率为23.1％IACS，伸长率为3.8％，室温应力松弛率为5.6％，200℃松弛率为13.2％。

由以上实施例及对比例可以看出，采用本发明设计的合金成分和工艺后，所得高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金中的强化相的分布均匀，体积分数较高，合金的强度高、塑性高、电导率高、抗应力松弛性能好，可以用作航空、航天和电子工业中的高性能导电弹性器件。

Claims

1.一种高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金，其特征在于，以重量百分比计，所述高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金中包含以下含量的成分：Ni 8.0～12.0％、Si 2.0～3.0％、Ti0.5～2.0％、B 0.02～0.5％、Mg 0.2～0.3％，其余为Cu以及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金，其特征在于，以重量百分比计，所述高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金中包含以下含量的成分：Ni 8.8％、Si 2.1％、Ti 1.0％、B 0.1％、Mg 0.25％，其余为Cu以及不可避免的杂质。

3.一种如权利要求1或2所述的高性能CuNiSiTiBMg系弹性铜合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(2)将合金熔体在连续铸造机上连铸成板坯，控制铸造温度为1150～1230℃，铸造速度为1.5～2.0m/h，冷却水压力为0.05～0.10MPa，获得铸锭板坯；

(6)将时效处理后的板材进行酸洗，酸洗后进行叠轧，每次轧制变形量为30～80％；

(8)剪切包装入库。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中进行多次叠轧，每次将两层板材一起叠轧，共叠轧5～8次。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述固溶处理、时效处理和低温退火处理在还原性气氛或者惰性气氛中进行。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述还原性气氛指氢气和/或一氧化碳气氛。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气氛指氩气、氮气和/或氦气气氛。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述铜源为电解铜或回收铜，镍源为电解镍或回收镍，硅源为电解硅，钛源为电解钛，镁源为纯镁和/或铜镁中间合金，硼源为铜硼中间合金。