CN113652573B - 一种高强高导高耐热Cu-Ag-Hf合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种高强高导高耐热Cu-Ag-Hf合金材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高强高导高耐热Cu‑Ag‑Hf合金材料及其制备方法，一种高强高导高耐热Cu‑Ag‑Hf合金材料，其特征在于，按照重量百分比计，所述铜合金材料由以下成分组成：Ag：3.0～8.0％，Hf：0.4～0.9％，余量为Cu。以Hf替代Zr，Hf在铜中的溶解度大于Zr，析出强化效果更好，在保证合金力学、电学性能的同时，合金的抗软化温度不低于550℃。

Description

一种高强高导高耐热Cu-Ag-Hf合金材料及其制备方法
技术领域
本发明属于铜合金材料技术领域，具体涉及一种高强高导高耐热的Cu-Ag-Hf合金材料及其制备方法。
背景技术
氢氧火箭发动机是运载火箭最为关键的分系统之一，这种液体火箭发动机燃烧室内壁经受高温高压、高速燃气流的作用，承受由于压力载荷和内壁两侧温度梯度引起的很高的热应力。自70年代以来，美、苏和西欧等国先后采用铜基合金代替不锈钢作为液氢氧发动机燃烧室内壁材料。与不锈钢相比铜基合金具有极高的导热性，因此可显著提高燃烧室的性能。随着航天事业的发展，对燃烧室内壁材料提出了更高的要求，大量对比试验表明，Cu-Ag-Zr合金具有最好的低周热疲劳寿命，Ag元素会降低铜的导热性，但却显著提高铜合金的再结晶温度、蠕变强度和抗高温热低周疲劳。Zr元素可借助固溶时效析出纳米级Cu5Zr化合物促使强化，还可提高了合金的抗软化性和热强性。但Cu5Zr化合物的耐高温能力有限，约500℃，由文献《热处理和冷变形工艺对Cu-Ag-Zr-Ce合金性能的影响》可知。
目前的Cu-Ag合金，强化手段都是采用大变形配合富Ag相的工艺，这种方法可以保障Cu-Ag合金的力学、电学性能，但大变形势必会影响合金的抗高温稳定性。如中国发明专利申请《一种Cu-Ag合金线材的制备方法》，其专利申请号为202010070213.7(申请公布号为CN111250560A)公开了一种Cu-Ag合金线材的制备方法，铜合金微观组织为孪晶、银为细小纤维，材料强度为500～1490MPa，导电率为67～95％IACS，此方法制的 Cu-Ag合金虽力学电学性能优异，但单纯的Cu-Ag二元合金经大变形后组织容易在高温下发生再结晶，产生软化现象，通常在500℃以下。又如中国发明专利申请《一种增强共晶强化的Cu-Ag合金及其制备方法》，其专利号为ZL201110385776.6(授权公告号为 CN102400007B)公开采用熔炼加冷变形的方法制备了Cu-Ag合金，其中Ag含量为15～30 wt.％，由于Ag高含量较高，从而制备成本也较高。又如中国发明专利《配合Cu-Ag合金冷拉拔加工的固溶及时效处理方法》，其专利号为ZL200810060775.2(授权公告号为 CN101265558B)公开了一种配合Cu-Ag合金冷拉拔加工的固溶及时效处理方法，其Cu-(7～ 12)Ag经固溶、时效与变形加工配合制得的纤维相复合强化合金的强度为380～1400MPa，导电率为60～92％IACS，同样Cu-Ag二元合金经大变形后组织容易在高温下发生再结晶，产生软化现象，通常在500℃以下。
通过添加第三、第四组元微合金化元素可以进一步改善合金的综合性能，目前的Cu-Ag-X合金材料的抗软化温度一般低于550℃，如中国发明专利《Cu-Ag-RE合金原位纳米纤维复合材料》，其专利号为ZL200510048639.8(授权公告号为CN1775989B)公开了采用大变形配合稀土的细晶强化得到Cu-Ag-RE复合材料,最高性能达到：极限抗拉强度≥1.5GPa，导电率≥60％IACS，但是制备过程中需要严格控制铸锭的冷却速率，对模具和冷却装置的要求过高。又如中国发明专利《银纤维复相强化稀土铜基合金及制造工艺》，其专利号为ZL02110785.8，公开了在低Ag的Cu-Ag合金中添加少量的Cr、Ce、La、Nd的方法，采用电磁搅拌熔炼，合金强度与导电性达到Cu-24～25Ag wt.％的合金水平，但是Cr 和稀土元素对合金的热稳定性的提升一般不超过520℃，此外稀土元素和Cr元素极易氧化烧损，对熔炼过程的真空度要求过高；中国发明专利《一种高强度高导电率Cu-Ag-Fe合金的制备方法》公开了通过在Cu-Ag合金中添加少量的Fe，磁场配合形变、真空热处理工艺，合金强度750～1760MPa，导电率为55～88％IACS，但此方法对磁装置要求较高，凝固和热处理过程都需要磁感应装置，产业化制备难度较大。又如中国发明专利《一种高强度高导电率铜基复合材料及其制备方法》，其专利号为ZL201610173651.X公布了添加Nb、Cr和 Mo后，通过合理的热处理温度和时间控制Ag的析出方式，促进Ag的连续性析出，进而提高Cu-Ag合金材料的强度和导电性的技术，然而，因为第三主元的熔点很高，熔炼温度需超过1800℃，此方法制备难度较大，限制了其应用价值。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术的现状，提供一种在满足高抗拉强度和高导电率的同时具有高抗软化性能的高强高导高耐热Cu-Ag-Hf合金材料。
本发明所要解决的第二个技术问题是，提供了一种上述高强高导高耐热Cu-Ag-Hf合金材料的制备方法。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种高强高导高耐热的Cu-Ag-Hf合金材料，其特征在于，按照重量百分比计，所述铜合金材料由以下成分组成：Ag：3.0～8.0％，Hf：0.4～0.9％，余量为Cu。
所述的Cu-Ag-Hf合金的抗拉强度为640～1050Mpa，导电率为76～82％IACS，抗软化温度≥550℃，断后伸长率为4％～10％。如此，在保证具有高抗拉强度、高导电率、抗软化温度的同时具有良好的高温稳定性和塑性。
优选地，所述Hf元素采用Cu-8Hf中间合金中的Hf。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种上述的Cu-Ag-Hf合金材料的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
(1)真空感应熔炼：将配好的高纯无氧铜、纯Ag和Cu-8Hf wt.％中间合金放入刚玉坩埚，抽真空进行熔炼，待金属完全熔化后保温一段时间，然后进行浇铸成合金锭；
(2)热锻处理：将步骤(1)所得的合金锭置于保温炉中进行均匀化处理，保温一段时间后，对合金锭进行墩粗、拔长、冲孔、扩孔处理得到合金环；
(3)剪切处理：将步骤(2)所得的合金环剪切为合金板；
(4)冷轧处理：步骤(3)所得的合金板经多道次室温轧制，每道次变形量控制在 15～25％，冷变形总量为65～80％；
(5)时效处理：将骤(4)所得的合金板进行时效处理，随后对合金板进行酸洗处理；
(6)冷轧处理：步骤(5)所得的合金板经多道次室温轧制，每道次变形量控制在 20～35％，冷变形总量为60～75％。
优选地，在步骤(1)中的熔炼温度为1180～1220℃，保温时间为3～5min，使得合金化元素充分溶解。
优选地，步骤(1)在真空炉中进行，真空度低于3×10-2Pa。
优选地，在步骤(2)中，均匀化处理的温度为920～960℃，处理时间为5～8h，保障合金化元素充分溶解到基体中，热锻变形量不低于90％，达到晶粒细晶强化的效果。
优选地，在步骤(5)中，时效处理的温度为480～520℃，时效时间为1～4h，达到合金化元素的充分析出和减少再结晶的发生。
与现有技术相比，本发明的优点在于：共晶温度下，Hf在铜中的溶解度大于Zr， Hf加入Cu-Ag合金中会产生较强的析出强化效应，且以Hf代Zr提高了Cu-Ag合金的高温稳定性，抗软化温度提升了约50℃。另外，环轧处理是轧制技术和机械制造技术的交叉与结合，与传统的自由锻造工艺、模锻工艺等相比，具有显著的技术和经济特点，环扎工艺具备加工余料少、组织性能好、加工范围广、生产效率高、生产成本低等特点。
通过本发明所制备的高强高导耐热铜合金材料，具备优异的力学、电学性能，且高温稳定性优于Cu-Ag、Cu-Ag-Zr、Cu-Ag-RE合金，是液体火箭发动机、电子元器件、轨道接触导线等的关键材料。此外，本发明所采用的制备工艺成本低，应用价值高，且凝固和热处理过程都无需磁感应装置。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例Cu-Ag-Hf合金材料按照重量百分比计，其合金成分为Ag：8.0wt.％；Hf：0.4wt.％；余量为Cu。其中，Hf元素采用Cu-8Hf中间合金中的Hf。
本实施例的高强高导高耐热Cu-Ag-Hf合金材料的制备方法依次包括以下步骤：
(1)真空感应熔炼：将配好的高纯无氧铜(99.99wt.％)、纯Ag、Cu-8Hf wt.％中间合金放入刚玉坩埚，抽真空进行熔炼，真空度低于3×10-2Pa，熔炼温度为1200℃，保温5min进行浇铸成锭；
(2)热锻(环轧)处理：将步骤(1)所得的合金锭置于保温炉中进行均匀化处理，均匀化处理温度为940℃，处理时间8h，随后对合金锭进行墩粗、拔长、冲孔、扩孔处理，环轧热变形量为90％；
(3)剪切处理：将步骤(2)所得的合金环剪切为合金板；
(4)冷轧处理：步骤(3)所得的合金板经3道次室温轧制，每道次变形量控制在25％，冷变形总量为75％；
(5)时效处理：将骤(4)所得的合金板进行时效处理，时效处理温度为480℃，时效时间4h，随后对合金板进行酸洗处理；
(6)冷轧处理：步骤(5)所得的合金板经3道次室温轧制，每道次变形量控制在25％，冷变形总量为75％。
本实施例所得到的Cu-Ag-Hf合金板材的抗拉强度为948MPa，导电率为 77.6％IACS，断后伸长率为7％，抗软化温度为550℃。抗软化温度的提高，使其获得具有较高的高温稳定性，抗软化温度为550℃，相对Cu-Ag-Zr合金抗软化温度(500℃) 提升约50℃。
实施例2：
本实施例的高强高导高耐热Cu-Ag-Hf合金材料按照重量百分比计，其合金成分为Ag：8.0wt.％；Hf：0.7wt.％；余量为Cu。其中，Hf元素采用Cu-8Hf中间合金中的Hf。
本实施例的高强高导高耐热Cu-Ag-Hf合金材料的制备方法依次包括以下步骤：
(1)真空感应熔炼：将配好的高纯无氧铜(99.99wt.％)、纯Ag、Cu-8Hf wt.％中间合金放入刚玉坩埚，抽真空进行熔炼，真空度低于3×10-2Pa，熔炼温度为1200℃，保温5min进行浇铸成锭；
(2)热锻(环轧)处理：将步骤(1)所得的合金锭置于保温炉中进行均匀化处理，均匀化处理温度为950℃，处理时间8h，随后对合金锭进行墩粗、拔长、冲孔、扩孔处理，环轧热变形量为90％；
(3)剪切处理：将步骤(2)所得的合金环剪切为合金板；
(4)冷轧处理：步骤(3)所得的合金板经4道次室温轧制，每道次变形量控制在20％，冷变形总量为80％；
(5)时效处理：将骤(4)所得的合金板进行时效处理，时效处理温度为500℃，时效时间4h，随后对合金板进行酸洗处理；
(6)冷轧处理：步骤(5)所得的合金板经3道次室温轧制，每道次变形量控制在25％，冷变形总量为75％。
本实施例得到的Cu-Ag-Hf合金板材抗拉强度为976MPa，导电率为76.9％IACS，断后伸长率为5％，抗软化温度为570℃，相对Cu-Ag-Zr合金抗软化温度(500℃)提升约 70℃。
实施例3：
本实施例的高强高导高耐热Cu-Ag-Hf合金材料按照重量百分比计，其合金成分为Ag：8.0wt.％；Hf：0.9wt.％；余量为Cu。其中，Hf元素采用Cu-8Hf中间合金中的Hf。
本实施例的高强高导高耐热Cu-Ag-Hf合金材料的制备方法依次包括以下步骤：
(1)真空感应熔炼：将配好的高纯无氧铜(99.99wt.％)、纯Ag、Cu-8Hf wt.％中间合金放入刚玉坩埚，抽真空进行熔炼，真空度低于3×10-2Pa，熔炼温度为1220℃，保温5min进行浇铸成锭；
(2)热锻(环轧)处理：将步骤(1)所得的合金锭置于保温炉中进行均匀化处理，均匀化处理温度为960℃，处理时间5h，随后对合金锭进行墩粗、拔长、冲孔、扩孔处理，环轧热变形量为90％；
(3)剪切处理：将步骤(2)所得的合金环剪切为合金板；
(4)冷轧处理：步骤(3)所得的合金板经3道次室温轧制，每道次变形量控制在25％，冷变形总量为75％；
(5)时效处理：将骤(4)所得的合金板进行时效处理，时效处理温度为480℃，时效时间4h，随后对合金板进行酸洗处理；
(6)冷轧处理：步骤(5)所得的合金板经3道次室温轧制，每道次变形量控制在25％，冷变形总量为75％。
本实施例得到的Cu-Ag-Hf合金板材抗拉强度达到1050MPa，导电率达到 76％IACS，断后伸长率达到4％，抗软化温度为580℃，相对Cu-Ag-Zr合金抗软化温度 (500℃)提升约80℃。
实施例4：
本实施例的Cu-Ag-Hf合金材料按照重量百分比计，其合金成分为Ag：6.0wt.％；Hf：0.4wt.％；余量为Cu。其中，Hf元素采用Cu-8Hf中间合金中的Hf。
本实施例的高强高导高耐热的Cu-Ag-Hf合金材料的制备方法依次包括以下步骤：
(1)真空感应熔炼：将配好的高纯无氧铜(99.99wt.％)、纯Ag、Cu-8Hf wt.％中间合金放入刚玉坩埚，抽真空进行熔炼，真空度低于3×10-2Pa，熔炼温度为1200℃，保温4min进行浇铸成锭；
(2)热锻(环轧)处理：将步骤(1)所得的合金锭置于保温炉中进行均匀化处理，均匀化处理温度为940℃，处理时间7h，随后对合金锭进行墩粗、拔长、冲孔、扩孔处理，环轧热变形量为90％；
(3)剪切处理：将步骤(2)所得的合金环剪切为合金板；
(4)冷轧处理：步骤(3)所得的合金板经3道次室温轧制，每道次变形量控制在25％，冷变形总量为75％；
(5)时效处理：将骤(4)所得的合金板进行时效处理，时效处理温度为480℃，时效时间4h，随后对合金板进行酸洗处理；
(6)冷轧处理：步骤(5)所得的合金板经3道次室温轧制，每道次变形量控制在25％，冷变形总量为75％。
本实施例得到的Cu-Ag-Hf合金板材抗拉强度达到874MPa，导电率达到 79.7％IACS，断后伸长率达到8％，抗软化温度为560℃，相对Cu-Ag-Zr合金抗软化温度(500℃)提升约60℃。
实施例5：
按照重量百分比计，本实施例的Cu-Ag-Hf合金材料的合金成分为Ag：6.0wt.％；Hf：0.7wt.％；余量为Cu。其中，Hf元素采用Cu-8Hf中间合金中的Hf。
本实施例的高强高导高耐热的Cu-Ag-Hf合金材料的制备方法依次包括以下步骤：
(1)真空感应熔炼：将配好的高纯无氧铜(99.99wt.％)、纯Ag、Cu-8Hf wt.％中间合金放入刚玉坩埚，抽真空进行熔炼，真空度低于3×10-2Pa，熔炼温度为1200℃，保温4min进行浇铸成锭；
(2)热锻(环轧)处理：将步骤(1)所得的合金锭置于保温炉中进行均匀化处理，均匀化处理温度为960℃，处理时间8h，随后对合金锭进行墩粗、拔长、冲孔、扩孔处理，环轧热变形量为90％；
(3)剪切处理：将步骤(2)所得的合金环剪切为合金板；
(4)冷轧处理：步骤(3)所得的合金板经3道次室温轧制，每道次变形量控制在25％，冷变形总量为75％；
(5)时效处理：将骤(4)所得的合金板进行时效处理，时效处理温度为520℃，时效时间2h，随后对合金板进行酸洗处理；
(6)冷轧处理：步骤(5)所得的合金板经3道次室温轧制，每道次变形量控制在20％，冷变形总量为60％。
本实施例得到的Cu-Ag-Hf合金板材抗拉强度达到906MPa，导电率达到 78.3％IACS，断后伸长率达到7％，，抗软化温度为570℃，相对Cu-Ag-Zr合金抗软化温度(500℃)提升约70℃。
实施例6：
本实施例的Cu-Ag-Hf合金材料按照重量百分比计，其合金成分为Ag：6.0wt.％；Hf：0.9wt.％；余量为Cu。其中，Hf元素采用Cu-8Hf中间合金中的Hf。
本实施例的高强高导高耐热的Cu-Ag-Hf合金材料的制备方法依次包括以下步骤：
(1)真空感应熔炼：将配好的高纯无氧铜(99.99wt.％)、纯Ag、Cu-8Hf wt.％中间合金放入刚玉坩埚，抽真空进行熔炼，真空度低于3×10-2Pa，熔炼温度为1220℃，保温4min进行浇铸成锭；
(2)热锻(环轧)处理：将步骤(1)所得的合金锭置于保温炉中进行均匀化处理，均匀化处理温度为940℃，处理时间6h，随后对合金锭进行墩粗、拔长、冲孔、扩孔处理，环轧热变形量为90％；
(3)剪切处理：将步骤(2)所得的合金环剪切为合金板；
(4)冷轧处理：步骤(3)所得的合金板经3道次室温轧制，每道次变形量控制在25％，冷变形总量为75％；
(5)时效处理：将骤(4)所得的合金板进行时效处理，时效处理温度为500℃，时效时间3h，随后对合金板进行酸洗处理；
(6)冷轧处理：步骤(5)所得的合金板经3道次室温轧制，每道次变形量控制在25％，冷变形总量为75％。
本实施例得到的Cu-Ag-Hf合金板材抗拉强度达到920MPa，导电率达到 77.5％IACS，断后伸长率达到5％，抗软化温度为580℃，相对Cu-Ag-Zr合金抗软化温度(500℃)提升约80℃。
实施例7：
本实施例的Cu-Ag-Hf合金材料按照重量百分比计，其合金成分为Ag：3.0wt.％；Hf：0.4wt.％；余量为Cu。其中，Hf元素采用Cu-8Hf中间合金中的Hf。
本实施例的高强高导高耐热的Cu-Ag-Hf合金材料的制备方法依次包括以下步骤：
(1)真空感应熔炼：将配好的高纯无氧铜(99.99wt.％)、纯Ag、Cu-8Hf wt.％中间合金放入刚玉坩埚，抽真空进行熔炼，真空度低于3×10-2Pa，熔炼温度为1180℃，保温3min进行浇铸成锭；
(2)热锻(环轧)处理：将步骤(1)所得的合金锭置于保温炉中进行均匀化处理，均匀化处理温度为920℃，处理时间8h，随后对合金锭进行墩粗、拔长、冲孔、扩孔处理，环轧热变形量为90％；
(3)剪切处理：将步骤(2)所得的合金环剪切为合金板；
(4)冷轧处理：步骤(3)所得的合金板经3道次室温轧制，每道次变形量控制在25％，冷变形总量为75％；
(5)时效处理：将骤(4)所得的合金板进行时效处理，时效处理温度为500℃，时效时间2h，随后对合金板进行酸洗处理；
(6)冷轧处理：步骤(5)所得的合金板经3道次室温轧制，每道次变形量控制在25％，冷变形总量为75％。
本实施例得到的Cu-Ag-Hf合金板材抗拉强度达到640MPa，导电率达到82％IACS，断后伸长率达到10％，抗软化温度为550℃，相对Cu-Ag-Zr合金抗软化温度(500℃)提升约50℃。
实施例8：
本实施例的Cu-Ag-Hf合金材料按照重量百分比计，其合金成分为Ag：3.0wt.％；Hf：0.7wt.％；余量为Cu。其中，Hf元素采用Cu-8Hf中间合金中的Hf。
本实施例的高强高导高耐热的Cu-Ag-Hf合金材料的制备方法依次包括以下步骤：
(1)真空感应熔炼：将配好的高纯无氧铜(99.99wt.％)、纯Ag、Cu-8Hf wt.％中间合金放入刚玉坩埚，抽真空进行熔炼，真空度低于3×10-2Pa，熔炼温度为1180℃，保温3min进行浇铸成锭；
(2)热锻(环轧)处理：将步骤(1)所得的合金锭置于保温炉中进行均匀化处理，均匀化处理温度为940℃，处理时间5h，随后对合金锭进行墩粗、拔长、冲孔、扩孔处理，环轧热变形量为90％；
(3)剪切处理：将步骤(2)所得的合金环剪切为合金板；
(4)冷轧处理：步骤(3)所得的合金板经3道次室温轧制，每道次变形量控制在25％，冷变形总量为75％；
(5)时效处理：将骤(4)所得的合金板进行时效处理，时效处理温度为500℃，时效时间3h，随后对合金板进行酸洗处理；
(6)冷轧处理：步骤(5)所得的合金板经3道次室温轧制，每道次变形量控制在25％，冷变形总量为75％。
本实施例得到的Cu-Ag-Hf合金板材抗拉强度达到665MPa，导电率达到80.3％IACS，断后伸长率达到8％，抗软化温度为560℃，相对Cu-Ag-Zr合金抗软化温度(500℃)提升约60℃。
实施例9：
本实施例的Cu-Ag-Hf合金材料按照重量百分比计，其合金成分为Ag：3.0wt.％；Hf：0.9wt.％；余量为Cu。其中，Hf元素采用Cu-8Hf中间合金中的Hf。
本实施例的高强高导高耐热的Cu-Ag-Hf合金材料的制备方法依次包括以下步骤：
(1)真空感应熔炼：将配好的高纯无氧铜(99.99wt.％)、纯Ag、Cu-8Hf wt.％中间合金放入刚玉坩埚，抽真空进行熔炼，真空度低于3×10-2Pa，熔炼温度为1180℃，保温4min进行浇铸成锭；
(2)热锻(环轧)处理：将步骤(1)所得的合金锭置于保温炉中进行均匀化处理，均匀化处理温度为920℃，处理时间5h，随后对合金锭进行墩粗、拔长、冲孔、扩孔处理，环轧热变形量为90％；
(3)剪切处理：将步骤(2)所得的合金环剪切为合金板；
(4)冷轧处理：步骤(3)所得的合金板经3道次室温轧制，每道次变形量控制在25％，冷变形总量为75％；
(5)时效处理：将骤(4)所得的合金板进行时效处理，时效处理温度为520℃，时效时间1h，随后对合金板进行酸洗处理；
(6)冷轧处理：步骤(5)所得的合金板经3道次室温轧制，每道次变形量控制在20％，冷变形总量为60％。
本实施例得到的Cu-Ag-Hf合金板材抗拉强度达到672MPa，导电率达到 79.8％IACS，断后伸长率达到7％，抗软化温度为570℃，相对Cu-Ag-Zr合金抗软化温度(500℃)提升约70℃。
实施例10：
本实施例的Cu-Ag-Hf合金材料按照重量百分比计，其合金成分为Ag：3.0wt.％；Hf：0.9wt.％；余量为Cu。其中，Hf元素采用Cu-8Hf中间合金中的Hf。
本实施例的高强高导高耐热的Cu-Ag-Hf合金材料的制备方法依次包括以下步骤：
(1)真空感应熔炼：将配好的高纯无氧铜(99.99wt.％)、纯Ag、Cu-8Hf wt.％中间合金放入刚玉坩埚，抽真空进行熔炼，真空度低于3×10-2Pa，熔炼温度为1180℃，保温4min进行浇铸成锭；
(2)热锻(环轧)处理：将步骤(1)所得的合金锭置于保温炉中进行均匀化处理，均匀化处理温度为920℃，处理时间5h，随后对合金锭进行墩粗、拔长、冲孔、扩孔处理，环轧热变形量为91％；
(3)剪切处理：将步骤(2)所得的合金环剪切为合金板；
(4)冷轧处理：步骤(3)所得的合金板经3道次室温轧制，每道次变形量控制在15％，冷变形总量为65％；
(5)时效处理：将骤(4)所得的合金板进行时效处理，时效处理温度为520℃，时效时间1h，随后对合金板进行酸洗处理；
(6)冷轧处理：步骤(5)所得的合金板经3道次室温轧制，每道次变形量控制在35％，冷变形总量为70％。
本实施例得到的Cu-Ag-Hf合金板材抗拉强度达到672MPa，导电率达到 79.8％IACS，断后伸长率达到10％，抗软化温度为580℃，相对Cu-Ag-Zr合金抗软化温度(500℃)提升约80℃。
以上具体实例是对本发明所作的进一步详细说明，并不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，在不脱离本发明提出的合金成分范围及形变热处理工序，可以做适当的成分调整和改善，但都应视为属于本发明所提交权利要求书的保护范围。

Claims (7)

1.一种高强高导高耐热Cu-Ag-Hf合金材料，其特征在于，按照重量百分比计，所述Cu-Ag-Hf合金由以下成分组成：Ag：3.0~8.0%，Hf：0.4~0.9%，余量为Cu，所述Cu-Ag-Hf合金的抗拉强度为640~1050 Mpa，导电率为76~82 %IACS，抗软化温度≥550 ºC，断后伸长率为4%~10%。
2.根据权利要求1所述的高强高导高耐热Cu-Ag-Hf合金材料，其特征在于：所述Hf元素采用Cu-8Hf中间合金中的Hf。
3.一种权利要求2所述的高强高导高耐热Cu-Ag-Hf合金材料的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
(1)真空感应熔炼：将配好的高纯无氧铜、纯Ag和Cu-8Hf wt.%中间合金放入刚玉坩埚，抽真空进行熔炼，待金属完全熔化后保温一段时间，然后进行浇铸成合金锭；
(2)热锻处理：将步骤(1)所得的合金锭置于保温炉进行均匀化处理，保温一段时间后，对合金锭进行墩粗、拔长、冲孔、扩孔处理得到合金环，热锻热变形量不低于90%；
(3)剪切处理：将步骤(2)所得的合金环剪切为合金板；
(4)冷轧处理：步骤(3)所得的合金板经多道次室温轧制，每道次变形量控制在15~25%，冷变形总量为65~80%；
(5)时效处理：将骤(4)所得的合金板进行时效处理，随后对合金板进行酸洗处理；
(6)冷轧处理：步骤(5)所得的合金板经多道次室温轧制，每道次变形量控制在20~35%，冷变形总量为60~75%。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中的熔炼温度为1180~1220ºC，保温时间为3~5 min。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)在真空炉中进行，真空度低于3×10-2 Pa。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，均匀化处理的温度为920~960 ºC，处理时间为5~8 h。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：在步骤(5)中，时效处理的温度为480~520 ºC，时效时间为1~4 h。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006109801A1 (ja) * 2005-04-12 2006-10-19 Sumitomo Metal Industries, Ltd. 銅合金およびその製造方法
CN104232978A (zh) * 2014-09-01 2014-12-24 航天材料及工艺研究所 一种铜银锆合金大尺寸锻造饼坯的制备方法
CN104674051A (zh) * 2013-11-28 2015-06-03 青岛新力通工业有限责任公司 一种Cu-Ag-Zr合金材料
CN106591610A (zh) * 2015-10-16 2017-04-26 中南大学 一种放电等离子烧结制备高强高导铜合金的方法
CN107739878A (zh) * 2017-11-23 2018-02-27 全南晶环科技有限责任公司 一种高强高导抗软化铜合金及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006109801A1 (ja) * 2005-04-12 2006-10-19 Sumitomo Metal Industries, Ltd. 銅合金およびその製造方法
CN104674051A (zh) * 2013-11-28 2015-06-03 青岛新力通工业有限责任公司 一种Cu-Ag-Zr合金材料
CN104232978A (zh) * 2014-09-01 2014-12-24 航天材料及工艺研究所 一种铜银锆合金大尺寸锻造饼坯的制备方法
CN106591610A (zh) * 2015-10-16 2017-04-26 中南大学 一种放电等离子烧结制备高强高导铜合金的方法
CN107739878A (zh) * 2017-11-23 2018-02-27 全南晶环科技有限责任公司 一种高强高导抗软化铜合金及其制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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微量铪对铜及铜铬合金组织及性能的影响;李明茂等;《金属热处理》;20180825(第08期);20-30 *

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