CN110527865A - 一种高强高导铜硒多元合金材料的制备与形变方法 - Google Patents

一种高强高导铜硒多元合金材料的制备与形变方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110527865A
CN110527865A CN201910845797.8A CN201910845797A CN110527865A CN 110527865 A CN110527865 A CN 110527865A CN 201910845797 A CN201910845797 A CN 201910845797A CN 110527865 A CN110527865 A CN 110527865A
Authority
CN
China
Prior art keywords
copper
selenium
alloy
conductivity
tellurium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910845797.8A
Other languages
English (en)
Inventor
朱达川
廖鑫
焦林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan University
Original Assignee
Sichuan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sichuan University filed Critical Sichuan University
Priority to CN201910845797.8A priority Critical patent/CN110527865A/zh
Publication of CN110527865A publication Critical patent/CN110527865A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/002—Extruding materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special extruding methods of sequences
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/02—Making uncoated products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1036—Alloys containing non-metals starting from a melt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1036—Alloys containing non-metals starting from a melt
    • C22C1/1047—Alloys containing non-metals starting from a melt by mixing and casting liquid metal matrix composites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H01B1/026—Alloys based on copper

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

一种高强高导铜硒多元合金材料的制备与形变方法，属于新型合金材料加工领域。该合金成分为硒：0.15‑‑0.6%，碲：0‑‑0.25%，微量添加元素：0.02‑‑0.1%，铜：余量，微量添加元素至少为锂、磷、稀土中的一种或两种，采用真空感应炉熔炼，其步骤包括配料、抽真空、氩气保护、合金熔炼、浇注、速冷获得铸坯，其中硒、碲、锂、稀土以中间合金加入；铸坯经热挤压成直径为φ10 mm的铜棒后，采用等通道径向挤压工艺(ECAP)挤压成型，变形道次2‑‑8，相邻道次之间试样方向旋转90°，获得高强高导合金棒材，电导率可达88‑‑95%IACS，维氏硬度可达150‑‑171 HV，根据国标GB3771‑83铜合金硬度与强度换算为506 MPa‑‑583 MPa。

Description

一种高强高导铜硒多元合金材料的制备与形变方法
技术领域
本发明属于新型铜合金材料加工领域，具体涉及一种高强高导铜硒多元合金材料的制备与形变方法。
背景技术
工业纯铜具有良好的导电、导热性能，并且塑性较好，因而工业纯铜用途广泛，常用于导电、导热等器材，但是，随着工业技术的飞速发展，工业纯铜强度低、软化温度低等缺点使其应用受到限制，这就要求开发新的高强高导铜合金，目前所开发的这类铜合金主要有铜锆、铜铬、铜镉、铜银、铜镁合金，但由于价格高、对环境影响大、导电性达不到要求等诸多原因，使这些合金并没有在大范围内使用。
碲的加入，赋予了纯铜抗电弧、抗电蚀等特殊性能，申请号为02113262.3，名称为“一种高强、高导、高灭弧的碲铜合金材料”，申请号为02133772.1，名称为“接触网导线用铜合金材料”中表明第三组元——镁的加入，使铜碲合金的强度有所提高，但导电率偏低，最高仅为76% IACS，《中外常用金属材料手册》（西安省标准化情报研究所编）中公开了牌号为C14500和C14510的易切削铜碲磷合金，但其强度仅为260 MPa，不具有高强高导、抗电弧和易切削相结合的综合性能指标。同时这些合金由于采用高纯碲为原料，碲资源有限，导致其研发和应用受到限制，因此迫切需要研制和开发新型高导电导热材料。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种高强高导铜硒多元合金材料的制备方法及形变方法，其特点是以硒元素代替碲元素，采用真空熔炼，速冷得到铸坯，经热挤压成直径为φ10 mm的铜棒后，采用等通道径向挤压工艺(ECAP)多道次挤压成型，相邻道次之间试样方向旋转90°，以获得高强高导铜硒多元合金，还可以根据加工需要调整其切削性能。
本发明提出的技术方案：引入硒（碲），微量添加元素，利用微量添加元素去除熔炼过程中产生的气体、杂质等以减少铸造缺陷，进而采用特殊形变工艺（ECAP）改善组织和切削性能，同时实现高强高导。
本发明提供一种高强高导铜硒多元合金材料的制备方法，具体步骤如下：
1）、根据铜硒多元合金成分设计，硒：0.15--0.6 w%，碲：0--0.25 w%，微量添加元素：0.02--0.1 w%，铜：余量，进行配料；微量添加元素至少为锂、磷、稀土中的一种或两种；
2）、采用真空感应炉熔炼，其步骤包括配料、抽真空、氩气保护、合金熔炼、浇注、速冷获得铸坯，其中硒、碲、锂、稀土以中间合金加入；
3）铸坯经热挤压成直径为φ10 mm的铜棒后，采用等通道径向挤压工艺(ECAP)挤压成型，变形道次2--8，相邻道次之间试样方向旋转90°，获得高强高导合金棒材。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明制备的铜硒多元合金材料电导率可达88--95% IACS，维氏硬度可达150--171HV，根据国标GB3771-83 铜合金硬度与强度换算为506 MPa--583 MPa。
2、本发明制备出的铜硒多元合金材料切削性能良好，硒（碲）、磷等均能改善合金材料的切削性能，因此可以通过控制硒（碲）、磷的加入量来调整合金的切削性能。其中硒（碲）是铜基体的非固溶元素，在合金凝固过程中，非固溶的硒、碲原子从合金液中析出生成Cu2Se、Cu2Te、Cu2（Se，Te）质点相，强化了铜基体，同时ECAP变形使其晶粒细化，大幅度提高合金硬度与强度，但对铜基体导电性削弱较少，同时赋予了铜合金优良的切削性能。
3、本发明以硒代碲，市场上硒的价格约为碲价格的2/5--3/5，因此，铜硒多元合金比铜碲合金在添加元素的成本上有大幅降低。
附图说明
图1是一种高强高导铜硒多元合金材料的ECAP形变模具示意图。
图2是一种高强高导铜硒多元合金材料的相邻ECAP道次试样旋转示意图。
图3是实施例3中铜硒多元合金材料经0、1、2、4、8道次ECAP形变后的导电率、硬度示意图。
图4是实施例3中铜硒多元合金材料经0、1、2、4、8道次ECAP形变后的微观组织示意图：a，0道次；b）1道次；c）2道次；d）4道次；e）8道次。
具体实施方式
实施例1
1、配料
按硒0.6 w%，磷0.05 w%，铜余量配料，其中硒以铜硒中间合金加入；
2、熔炼浇注
首先在真空感应炉中装入工业纯铜，抽真空，氩气保护，加热至1140--1150 ℃，使得纯铜熔清，然后分别加入铜硒中间合金、磷继续熔炼，温度控制在1180--1200 ℃，使得合金元素均匀分布于铜液中，待完全熔化后保温10--15分钟，熔炼完成即浇注，速冷成铸坯。
3、变形工艺
铸坯经热挤压成直径为φ10 mm的铜棒后，采用等通道径向挤压工艺(ECAP)挤压成型，变形道次2次，相邻道次之间试样方向旋转90°，获得高强高导合金棒材。
本实施例制备的铜硒多元合金材料的导电率为94.5% IACS，维氏硬度为150，根据国标GB3771-83换算为抗拉强度值506 MPa。
实施例2
1、配料
按硒0.5 w%，锂0.02 w%，铜余量配料，其中硒、锂分别以铜硒中间合金、铜锂中间合金加入；
2、熔炼浇注
首先在真空感应炉中装入工业纯铜，抽真空，氩气保护，加热至1140--1150 ℃，使得纯铜熔清，然后分别加入铜硒中间合金、铜锂中间合金，继续熔炼，温度控制在1180--1200℃，使得合金元素均匀分布于铜液中，待完全熔化后保温10--15分钟，熔炼完成即浇注，速冷成铸坯。
3、变形工艺
铸坯经热挤压成直径为φ10 mm的铜棒后，采用等通道径向挤压工艺(ECAP)挤压成型，变形道次4次，相邻道次之间试样方向旋转90°，获得高强高导合金棒材。
本实施例制备的铜硒多元合金材料的导电率为93.5% IACS，维氏硬度为160，根据国标GB3771-83换算为抗拉强度值541 MPa。
实施例3
1、配料
按硒0.25 w%，碲0.25 w%、锂0.02 w%，铜余量配料，其中硒、碲、锂分别以铜硒中间合金、铜碲中间合金、铜锂中间合金加入；
2、熔炼浇注
首先在真空感应炉中装入工业纯铜，抽真空，氩气保护，加热至1140--1150 ℃，使得纯铜熔清，然后分别加入铜硒中间合金、铜碲中间合金、铜锂中间合金，继续熔炼，温度控制在1180--1200 ℃，使得合金元素均匀分布于铜液中，待完全熔化后保温10--15分钟，熔炼完成即浇注，速冷成铸坯。
3、变形工艺
铸坯经热挤压成直径为φ10 mm的铜棒后，采用等通道径向挤压工艺(ECAP)挤压成型，变形道次4次，相邻道次之间试样方向旋转90°，获得高强高导合金棒材。
本实施例制备的铜硒多元合金材料的导电率为93.9% IACS，维氏硬度为167，根据国标GB3771-83换算为抗拉强度值568MPa。
实施例4
1、配料
按硒0.25 w%，碲0.25 w%、铈0.04 w%，铜余量配料，其中硒、碲、铈分别以铜硒中间合金、铜碲中间合金、铜铈中间合金加入；
2、熔炼浇注
首先在真空感应炉中装入工业纯铜，抽真空，氩气保护，加热至1140--1150 ℃，使得纯铜熔清，然后分别加入铜硒中间合金、铜碲中间合金、铜铈中间合金，继续熔炼，温度控制在1180--1200 ℃，使得合金元素均匀分布于铜液中，待完全熔化后保温10--15分钟，熔炼完成即浇注，速冷成铸坯。
3、变形工艺
铸坯经热挤压成直径为φ10 mm的铜棒后，采用等通道径向挤压工艺(ECAP)挤压成型，变形道次8次，相邻道次之间试样方向旋转90°，获得高强高导合金棒材。
本实施例制备的铜硒多元合金材料的导电率为92.9% IACS，维氏硬度为171，根据国标GB3771-83换算为抗拉强度值583 MPa。
实施例5
1、配料
按硒0.15 w%，碲0.15 w%、铈0.02 w%，镧0.03 w%，铜余量配料，其中硒、碲分别以铜硒中间合金、铜碲中间合金、铜铈中间合金、铜镧中间合金加入；
2、熔炼浇注
首先在真空感应炉中装入工业纯铜，抽真空，氩气保护，加热至1140--1150 ℃，使得纯铜熔清，然后分别加入铜硒中间合金、铜碲中间合金、铜铈中间合金、铜镧中间合金，继续熔炼，温度控制在1180--1200 ℃，使得合金元素均匀分布于铜液中，待完全熔化后保温10--15分钟，熔炼完成即浇注，速冷成铸坯。
3、变形工艺
铸坯经热挤压成直径为φ10 mm的铜棒后，采用等通道径向挤压工艺(ECAP)挤压成型，变形道次8次，相邻道次之间试样方向旋转90°，获得高强高导合金棒材。
本实施例制备的铜硒多元合金材料的导电率为93.7% IACS，维氏硬度为162，根据国标GB3771-83换算为抗拉强度值549 MPa。
实施例6
1、配料
按硒0.35 w%，铈0.05 w%，镧0.05 w%，铜余量配料，其中硒以铜硒中间合金、铜铈中间合金、铜镧中间合金加入；
2、熔炼浇注
首先在真空感应炉中装入工业纯铜，抽真空，氩气保护，加热至1140--1150 ℃，使得纯铜熔清，然后分别加入铜硒中间合金、铜铈中间合金、铜镧中间合金，继续熔炼，温度控制在1180--1200 ℃，使得合金元素均匀分布于铜液中，待完全熔化后保温10--15分钟，熔炼完成即浇注，速冷成铸坯。
3、变形工艺
铸坯经热挤压成直径为φ10 mm的铜棒后，采用等通道径向挤压工艺(ECAP)挤压成型，变形道次4次，相邻道次之间试样方向旋转90°，获得高强高导合金棒材。
本实施例制备的铜硒多元合金材料的导电率为94.1% IACS，维氏硬度为157，根据国标GB3771-83换算为抗拉强度值530 MPa。

Claims (1)

1.一种高强高导铜硒多元合金材料的制备与形变方法，其特征在于具体步骤如下：
1）、根据铜硒多元合金成分设计，硒：0.15--0.6%，碲：0--0.25%，微量添加元素：0.02--0.1%，铜：余量，进行配料；微量添加元素至少为锂、磷、稀土中的一种或两种；
2）、采用真空感应炉熔炼，在真空感应炉中装入工业纯铜，抽真空，氩气保护，加热至1140--1150 ℃，使得纯铜熔清，然后添加硒、碲，微量合金元素，继续熔炼，温度控制在1180--1200 ℃，使得合金元素均匀分布于铜液中，待完全熔化后保温10--15分钟，熔炼完成即浇注，速冷成铸坯，其中硒、碲、锂、稀土以中间合金加入；
3）铸坯经热挤压成直径为φ10 mm的铜棒后，采用等通道径向挤压工艺(ECAP)挤压成型，变形道次2--8，相邻道次之间试样方向旋转90°，获得高强高导合金棒材，其电导率可达88--95% IACS，维氏硬度可达150--171 HV，根据国标GB3771-83 铜合金硬度与强度换算为506 MPa--583 MPa。
CN201910845797.8A 2019-09-09 2019-09-09 一种高强高导铜硒多元合金材料的制备与形变方法 Pending CN110527865A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910845797.8A CN110527865A (zh) 2019-09-09 2019-09-09 一种高强高导铜硒多元合金材料的制备与形变方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910845797.8A CN110527865A (zh) 2019-09-09 2019-09-09 一种高强高导铜硒多元合金材料的制备与形变方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110527865A true CN110527865A (zh) 2019-12-03

Family

ID=68667678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910845797.8A Pending CN110527865A (zh) 2019-09-09 2019-09-09 一种高强高导铜硒多元合金材料的制备与形变方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110527865A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112111669A (zh) * 2020-09-18 2020-12-22 成都本征新材料技术有限公司 一种高导热金刚石/铜材料及其应用
CN113684393A (zh) * 2020-05-22 2021-11-23 信承瑞技术有限公司 一种高强高导铜硒合金接触线的制备工艺

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101429600A (zh) * 2007-11-05 2009-05-13 江苏鸿尔有色合金实业有限公司 碲铜排(板、棒、管)的生产工艺
CN102912179A (zh) * 2012-10-24 2013-02-06 四川大学 高导电导热铜碲硒多元合金材料
CN103526069A (zh) * 2013-10-23 2014-01-22 四川大学 高导电导热铜硒多元合金材料
CN106222477A (zh) * 2016-08-22 2016-12-14 徐高磊 一种电动汽车充电桩连接器用碲铜合金及其生产工艺
CN108504880A (zh) * 2018-04-11 2018-09-07 中铁建电气化局集团康远新材料有限公司 高速铁路用铜碲合金接触线生产工艺
CN108866379A (zh) * 2018-06-08 2018-11-23 西安建筑科技大学 一种高碲含量铜碲触头材料及其熔炼工艺
CN109136634A (zh) * 2018-08-21 2019-01-04 南京理工大学 一种高性能铜合金材料及其制备方法
CN109248936A (zh) * 2018-09-03 2019-01-22 江西理工大学 一种充电桩插头用易切削高导电铜棒的生产方法
CN109266900A (zh) * 2018-12-07 2019-01-25 宁波艾维洁具有限公司 一种无铅耐腐蚀的抗脱锌黄铜合金及其制备方法
CN109957670A (zh) * 2019-02-28 2019-07-02 江西广信新材料股份有限公司 一种换向器用铜银碲合金及其制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101429600A (zh) * 2007-11-05 2009-05-13 江苏鸿尔有色合金实业有限公司 碲铜排(板、棒、管)的生产工艺
CN102912179A (zh) * 2012-10-24 2013-02-06 四川大学 高导电导热铜碲硒多元合金材料
CN103526069A (zh) * 2013-10-23 2014-01-22 四川大学 高导电导热铜硒多元合金材料
CN106222477A (zh) * 2016-08-22 2016-12-14 徐高磊 一种电动汽车充电桩连接器用碲铜合金及其生产工艺
CN108504880A (zh) * 2018-04-11 2018-09-07 中铁建电气化局集团康远新材料有限公司 高速铁路用铜碲合金接触线生产工艺
CN108866379A (zh) * 2018-06-08 2018-11-23 西安建筑科技大学 一种高碲含量铜碲触头材料及其熔炼工艺
CN109136634A (zh) * 2018-08-21 2019-01-04 南京理工大学 一种高性能铜合金材料及其制备方法
CN109248936A (zh) * 2018-09-03 2019-01-22 江西理工大学 一种充电桩插头用易切削高导电铜棒的生产方法
CN109266900A (zh) * 2018-12-07 2019-01-25 宁波艾维洁具有限公司 一种无铅耐腐蚀的抗脱锌黄铜合金及其制备方法
CN109957670A (zh) * 2019-02-28 2019-07-02 江西广信新材料股份有限公司 一种换向器用铜银碲合金及其制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113684393A (zh) * 2020-05-22 2021-11-23 信承瑞技术有限公司 一种高强高导铜硒合金接触线的制备工艺
CN113684393B (zh) * 2020-05-22 2022-06-17 信承瑞技术有限公司 一种高强高导铜硒合金接触线的制备工艺
CN112111669A (zh) * 2020-09-18 2020-12-22 成都本征新材料技术有限公司 一种高导热金刚石/铜材料及其应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110229972B (zh) 一种铜铁合金材料电磁屏蔽线及其制造方法
CN103952605B (zh) 一种中强度铝合金单丝的制备方法
CN106086504B (zh) 作为时速400公里以上高速铁路接触线材料应用的超强高导铜合金
WO2018045695A1 (zh) 抗软化铜合金、制备方法及其应用
CN101033512A (zh) 直接添加高熔点金属的钛合金真空自耗熔炼用电极制备方法
CN102114579B (zh) 一种高强度铝合金焊丝及其制备方法
CN106916997A (zh) 一种用于高速铁路接触线的铜合金及其制备方法
CN104164589B (zh) 一种高强耐磨铜合金及其制备方法
CN107675048B (zh) 一种高导电中强度铝合金及其制备方法
CN102925753B (zh) 一种具有高强度高耐腐蚀性的镍铜合金及其制造方法
CN103469007B (zh) 高级端子连接器用铜合金及其制备方法和应用
CN110527865A (zh) 一种高强高导铜硒多元合金材料的制备与形变方法
CN103382535A (zh) 一种高强、高导电、高延伸性铜合金及其制备方法
CN106834824B (zh) 一种含钪、钇的高强高导电率铝基材料及其制备方法
Shijie et al. Application of lanthanum in high strength and high conductivity copper alloys
CN103820666B (zh) 一种细晶铜铬合金的制备方法
CN105886850A (zh) 一种制备具有细小金属间化合物颗粒铝钪中间合金的方法
CN108642318A (zh) 一种导电弹性Cu-Ti-Ni-Ag合金及其制备方法
CN106086505B (zh) 一种作为时速400公里以上高速铁路接触线材料应用的超强高导铜合金的制备方法
CN102031464B (zh) 铜-钢纤维铜基复合材料及其制备方法
JP2534073B2 (ja) 電子部品構成用銅合金及びその製造方法
CN102676868B (zh) 一种超高强度铜合金及其制备方法
CN102021359B (zh) 高Ni、Si含量的Cu-Ni-Si合金的制备方法
CN101824570B (zh) 一种az系列镁铍稀土合金材料及其制备方法
CN108165814A (zh) 一种碳微合金化Cu-Cr系材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20191203