CN113913643B - 一种Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种Cu‑Fe‑Re原位复合强化铜合金材料及其制备方法，所述Cu‑Fe‑Re原位复合强化铜合金材料含有以下重量百分比的化学成分：Fe：5‑16％，Re：0.02‑0.12％，余量为Cu及不可避免的杂质；所述Re为La与Ce的混合物；采用熔炼—电磁连铸—热挤压—冷拔—一次退火—冷拔—中间退火—冷拔—成品退火的工艺进行制备，发明提供的Cu‑Fe‑Re原位复合强化铜合金材料的抗拉强度≧700MPa、延伸率≧7％、维氏硬度≧190HV、电导率≧60％IACS、100KHz‑10GHz下的电磁屏蔽性能≥80dB，具有高强度，高导电、导热性，且制备工艺简单，成本低。

Description

一种Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料及其制备方法
技术领域
本发明属于铜合金技术领域，具体涉及一种Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料及其制备方法。
背景技术
高强高导铜合金是微电子、信息通讯、交通工业、国防军工不可或缺的关键材料。制备高强度、高导电性的铜合金仍然是目前的研究重点。我国在此领域研究起步较晚，工业所需的高性能铜合金主要依赖进口，而我国是铜资源大国，拥有众多的铜加工企业，因此，对高性能铜合金进行研究开发，逐步建立拥有自主知识产权的铜合金材料体系具有重要意义。
研发高性能铜合金的主要难点在于材料的强度和电导率难以兼顾，强度的提高常以损失电导率为代价。大量研究发现Cu-Nb、Cu-Ta、Cu-Cr、Cu-Fe等二元铜合金具有良好的强度和导电性的配合。其中熔点较低、成本合理、强化效果好的Fe元素将是铜基原位复合材料的理想第二组元。研究者希们望通过增加Fe元素的含量进一步提升合金的强度，但由于Fe元素在Cu基体中固溶度小，随着Fe含量的升高，不溶的Fe相会在Cu基体中形成大范围的偏聚，对性能造成十分不利的影响。且Fe元素在熔炼过程中极易发生偏析，对感应熔炼炉的电磁搅拌和电磁连铸要求很高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料及其制备方法，所述Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料具有高强度，高导电、导热性，且制备工艺简单，成本低。
本发明采取的技术方案如下：
一种Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料，所述Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料含有以下重量百分比的化学成分：Fe：5-16％，Re：0.02-0.12％，余量为Cu及不可避免的杂质；所述Re为La与Ce的混合物。
所述La与Ce的质量比为45-55：55-45。
所述Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料的金相组织为铜基体+铁相+稀土相，晶粒度等级为7-10。
所述Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料的抗拉强度≧700MPa、延伸率≧7％、维氏硬度≧190HV、电导率≧60％IACS、100KHz-10GHz下的电磁屏蔽性能≥80dB。
本发明还提供了所述的Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：熔炼—电磁连铸—热挤压—冷拔—一次退火—冷拔—中间退火—冷拔—成品退火。
所述熔炼步骤中，使用99.97wt％电解铜、99.4wt％纯Fe、含镧铈的混合稀土45-55：55-45为原料，将放入中频感应炉中，在非真空环境下进行熔炼。
所述浇铸步骤中，为细化晶粒，将熔化了的金属液浇入带有磁场的结晶器中，进行电磁连铸得到铸锭，浇铸温度为1300-1400℃，电磁频率30-50Hz，搅拌电流100-120A。
所述热挤压步骤中，将浇铸件在1020-1050℃保温2-2.5小时，然后进行热挤压，挤压比＞30-60。
热挤压后的铜合金材料进行多道次冷拔变形，每道次变形量至少大于15％但小于60％，累计变形量达到30％时进行一次退火，达到50％时进行中间退火，达到80％及以上时进行成品退火。
所述一次退火、中间退火、成品退火，均是在500-600℃退火保温1h然后随炉冷却。
本发明通过在Cu-Fe合金中添加微量的混合稀土，主要起三个方面的作用：一是净化合金熔体减低杂质含量；二是降低高温下Fe元素在Cu中的固溶度，促进低温下Fe从Cu基体中析出，使材料的导电性能提高；三是细化了Fe枝晶，使之变成球形，使材料的强度得到显著提高；四是改善了材料的塑性，显著地提高了材料的冷变形性能，从而大幅度提高材料的成材率。
本发明通过多道次冷拔变形和退火，使球形Fe相粒子变形，增大了其与基体的结合强度，Fe相均匀分布在基体中见图，有效地增强了基体的强度。
本发明与现有技术比较，具有以下有益效果：
本发明将铜合金材料基体净化、组织细化与形变强化结合，工艺简化，制造成本最低，使材料的强度和导电性能达到了最佳组合，本发明提供的Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料的抗拉强度≧700MPa、延伸率≧7％、维氏硬度≧190HV、电导率≧60％IACS、100KHz-10GHz下的电磁屏蔽性能≥80dB。而且材料制备方法简单，在工业应用中将具有广阔前景。
附图说明
图1为实施例1中的Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料的金相组织图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
各实施例及对比例中的抗拉强度与延伸率测试参照GB/T 34505-2017《铜及铜合金材料室温拉伸试验方法》；硬度测试参照GB/T 4340.1-2009《金属材料维氏硬度试验第1部分：试验方法》；导电率测试参照GB/T 32791-2016《铜及铜合金导电率涡流测试方法》；电磁屏蔽测试参照GB/T 12190-2006《电磁屏蔽室屏蔽其效能的测试方法。
实施例1
一种Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料，含有以下重量百分比的化学成分：Fe：8％，Re：0.02％，余量为Cu及不可避免的杂质；所述Re为La与Ce按照质量比55：45组成的稀土混合物。
所述Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料的制备方法，包括以下步骤：熔炼—电磁连铸—热挤压—冷拔—一次退火—冷拔—中间退火—冷拔—成品退火；
其中，熔炼步骤中，使用99.97wt％电解铜、99.4wt％纯Fe、含镧铈的混合稀土为原料，将放入中频感应炉中，在非真空环境下进行熔炼；
浇铸步骤中，将熔化了的金属液浇入带有磁场的结晶器中，进行电磁连铸得到铸锭，浇铸温度为1350℃，电磁频率30Hz，搅拌电流100A；
热挤压步骤中，将浇铸件在1020℃保温2小时，然后进行热挤压，挤压比为30；
热挤压后的铜合金材料进行多道次冷拔变形，累计变形量达到80％，其中，累计变形量达到30％时进行一次退火，达到50％时进行中间退火，达到80％时进行成品退火，一次退火、中间退火、成品退火，均是在500℃退火保温1h然后随炉冷却至常温。
本实施例制备得到的Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料的抗拉强度为702MPa，维氏硬度192HV、电导率65％IACS、100KHz-10GHz下的电磁屏蔽性能80dB。
实施例2
一种Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料，含有以下重量百分比的化学成分：Fe：12％，Re：0.06％，余量为Cu及不可避免的杂质；所述RE为La与Ce按照质量比45：55组成的稀土混合物。
所述Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料的制备方法，包括以下步骤：熔炼—电磁连铸—热挤压—冷拔—一次退火—冷拔—中间退火—冷拔—成品退火；
其中，熔炼步骤中，使用99.97wt％电解铜、99.4wt％纯Fe、含镧铈的混合稀土为原料，将放入中频感应炉中，在非真空环境下进行熔炼；
浇铸步骤中，将熔化了的金属液浇入带有磁场的结晶器中，进行电磁连铸得到铸锭，浇铸温度为1300℃，电磁频率40Hz，搅拌电流120A；
热挤压步骤中，将浇铸件在1020℃保温2小时，然后进行热挤压，挤压比为50；
热挤压后的铜合金材料进行多道次冷拔变形，累计变形量达到80％；其中，累计变形量达到30％时进行一次退火，达到50％时进行中间退火，达到80％及以上时进行成品退火，一次退火、中间退火、成品退火，均是在500℃退火保温1h然后随炉冷却至常温，
本实施例制备得到的Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料的抗拉强度为720MPa，维氏硬度198HV、电导率60％IACS、100KHz-10GHz下的电磁屏蔽性能85dB。
比较例1
其他同实施例1，只是将实施例1制备方法中的电磁连铸工艺替换为普通模铸工艺，即将熔化了的金属液浇入普通的模子中，浇铸温度为1350℃；该比较例制备得到的Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料的抗拉强度为620Pa，维氏硬度150HV、电导率55％IACS、100KHz-10GHz下的电磁屏蔽性能80dB。
比较例2
其他同实施例2，只是将实施例2制备方法中的电磁连铸工艺替换为普通模铸工艺，即将熔化了的金属液浇入普通的模子中，浇铸温度为1300℃；该比较例制备得到的Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料的抗拉强度为650Pa，维氏硬度170HV、电导率60％IACS、100KHz-10GHz下的电磁屏蔽性能82dB。
可以看出，按照本发明中的方法可以稳定生产得到抗拉强度≧700MPa、延伸率≧7％、维氏硬度≧190HV、电导率≧60％IACS、100KHz-10GHz下的电磁屏蔽性能≥80dB的铜合金材料。
上述参照实施例对一种Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料及其制备方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料，其特征在于，所述Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料含有以下重量百分比的化学成分：Fe：5-16%，Re：0.02-0.12%，余量为Cu及不可避免的杂质；所述Re为La与Ce的混合物；
所述的Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料的制备方法，包括以下步骤：熔炼—电磁连铸—热挤压—冷拔—一次退火—冷拔—中间退火—冷拔—成品退火；
热挤压后的铜合金材料进行多道次冷拔变形，每道次变形量至少大于15%但小于60%，累计变形量达到30%时进行一次退火，达到50%时进行中间退火，达到80%及以上时进行成品退火；
所述一次退火、中间退火、成品退火，均是在500-600℃退火保温1h然后随炉冷却。
2.根据权利要求1所述的Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料，其特征在于，所述La与Ce的质量比为45-55：55-45。
3.根据权利要求1所述的Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料，其特征在于，所述Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料的金相组织为铜基体+铁相+稀土相，晶粒度等级为7-10。
4.根据权利要求1所述的Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料，其特征在于，所述Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料的抗拉强度≧700MPa、延伸率≧7%、维氏硬度≧190HV、电导率≧60%IACS、100KHz-10GHz下的电磁屏蔽性能≥80dB。
5.如权利要求1-4任意一项所述的Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：熔炼—电磁连铸—热挤压—冷拔—一次退火—冷拔—中间退火—冷拔—成品退火；所述电磁连铸步骤中，将熔化了的金属液浇入带有磁场的结晶器中，进行电磁连铸得到铸锭，浇铸温度为1300-1400℃，电磁频率30-50Hz，搅拌电流100-120A。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述热挤压步骤中，将浇铸件在1020-1050℃保温2-2.5小时，然后进行热挤压，挤压比＞30。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，热挤压后的铜合金材料进行多道次冷拔变形，每道次变形量至少大于15%但小于60%，累计变形量达到30%时进行一次退火，达到50%时进行中间退火，达到80%及以上时进行成品退火。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述一次退火、中间退火、成品退火，均是在500-600℃退火保温1h然后随炉冷却。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100532600C (zh) * 2007-07-30 2009-08-26 浙江大学 纤维复合强化Cu-Fe-RE合金及其制备方法
CN101709400B (zh) * 2009-12-11 2011-01-12 江西省科学院应用物理研究所 硼、银、稀土元素添加Cu-Fe原位复合材料及其制备方法
CN101775520B (zh) * 2010-02-25 2011-04-13 江西省科学院应用物理研究所 一种利用磁场处理制备高性能Cu-Fe形变原位复合材料的方法
CN106282645B (zh) * 2016-08-10 2018-06-26 安徽晋源铜业有限公司 一种高强高导电铜合金及其加工方法
CN113462923A (zh) * 2020-03-31 2021-10-01 有研工程技术研究院有限公司 一种吊弦用高强高导铜镁系合金和线材及其制备方法
CN111636010B (zh) * 2020-07-16 2022-03-11 宁波博威合金材料股份有限公司 一种高强高导铜铁合金及其制备方法

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