一种Al₂O₃弥散强化铜合金棒材的制备方法

专利名称：一种Al₂O₃弥散强化铜合金棒材的制备方法
技术领域：
本发明涉及铜基复合材料领域，特别涉及ー种Al2O3弥散强化铜合金棒材的制备方法。
背景技术：
退火态纯铜导电性虽高(98 102% IACS)，但强度太低(o。2仅40MPa)，由于其屈服強度低，使无氧铜很容易变形。近年来发展的高导铜合金如Cu-Zr，Cu-B, Cu-Ag等，导电率可达98% IACS以上，但经高温退火稳定化处理后，O ^ 2只能达到80Mpa，屈服强度较低，影响其在エ业上的应用。沉淀强化型铜合金，如Cu-Cr-Zr、Cu-Ni-Si, Cu-Fe-P等，在冷加工时效态下強度指标虽可达到ob = 500MPa，oQ 2 = 450MPa，但导电率偏低，仅为75% IACS左右，该合金经高温退火稳定性处理后，強度和导电率均急剧下降，只能达到Ob =280MPa, O 0 2 = 80MPa，导电率为60% IACS左右。铍青铜、普通黄铜、青铜等电导率多在10 50% IACS左右。弥散强化铜合金是ー类具有高強度、高导电、抗高温退火软化特性的铜合金，Cu-Al2O3合金是其重要的ー类。正是由于具有这些优异特性，Cu-Al2O3合金适于受控热核反应热沉部件的制造，还特别适合于微波管栅网、惯性仪表传感器、粒子加速器等高精密件等应用。Cu-Al2O3合金的生产方法主要有内氧化法，内氧化法的要点是将Cu-Al合金放在氧化性气氛中氧化，合金高纯化技术可使弥散铜合金在保持高强度、抗退火软化的前提下，大幅度提高其导电性。国内外已公开了ー些Cu-Al2O3合金的制备技术，其中典型的专利有US5, 551,970，US5071618, JP8109422-A，EP364295-A，US4315777, CN1563447-A，JP7062467-A等。这些专利公开的方法可归纳如下将Cu-Al合金粉末和Cu2O (氧化剂)粉末按生成Al2O3所需化学比混合，以粉末状态装入容器中于850°C 950°C保温0. 5 lh，利用Cu2O放出氧来使Cu-Al合金粉末内氧化成Cu-Al2O3粉末，再经800°C 900°C Ih氢气还原除去Cu-Al2O3粉末或粉末坯锭中的残留氧。专利JP7062467-A提出的方法是将铜的氧化物粉末和Al2O3粒子粉末进行球磨混合,在400°C还原气氛中加脱氧组元C或B,还原铜的氧化物，然后压型、烧结制备Cu-Al2O3合金，专利JP8109422-A也提出了类似的方法。在上述各方法中，Cu-Al2O3合金粉末或粉末坯锭经热挤压等后续エ序加工成致密的Cu-Al2O3合金材料。

发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之ー在于提供ー种具有高強度、高导电、抗退火、无磁、电导率高于98% IACS的Al2O3弥散强化铜合金棒材的制备方法。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下ー种Al2O3弥散强化铜合金棒材的制备方法，包括如下步骤采用Cu-Al合金粉末，其中Al的质量百分比为0. 6-0. 7%，粉末粒度为-200目，将该Cu-Al合金粉末与占该粉末重量I. 2-1. 4%的CuO粉末混合，装入不锈钢密闭容器内密封，抽真空至10_2Pa，加热到约820-840°C进行内氧化约10-12小时，然后将内氧化后的合金粉破碎、筛分，于氢气还原炉内还原，还原温度约820°C _840°C，时间约2-3小时；得Cu-Al2O3合金粉；然后将该合金粉末装入紫铜皮包套，包套厚度约0. 5-1_，真空封焊，然后进行热挤压处理，热挤压温度为约9550C -9650C ;冷却后进行车削加工去除表面的紫铜皮，获得Al2O3弥散强化铜合金棒材。本发明的制备方法具有如下有益效果I)采用热挤压制备的Al2O3弥散强化铜合金棒材的晶粒被拉长、细化、晶粒细小、组织均匀；纳米Al2O3粒子钉扎位错，位错在弥散分布的纳米Al2O3粒子周围缠结，因此，微观结构好。2)采用本发明的热挤压法制备的Al2O3弥散强化铜合金棒材的显微硬度达到135HV和导电率达到98% IACS以上；抗拉强度达到450MPa。可见，采用该方法制备的弥散铜具有闻强度、闻导电性等优点。3)本发明的制备方法在大量实验的基础上，确定了原始Cu-Al合金中的A类的比 例，并优化了 CuO的比例。精确控制内氧化及还原エ艺參数以及热挤压的温度參数，从而使得制备的棒材的性能优异。4)本发明的方法比传统エ艺流程短，大大缩短了 Al2O3弥散强化铜合金棒材的生产周期，降低了成本，提高了生产效率。
具体实施例方式实施例一—种Al2O3弥散强化铜合金棒材的制备方法,包括如下步骤米用Cu-Al合金粉末，其中Al的质量百分比为0. 6%，粉末粒度为-200目，将该Cu-Al合金粉末与占该粉末重量I. 4%的CuO粉末混合，装入不锈钢密闭容器内密封，抽真空至10_2Pa，加热到约820°C进行内氧化约12小时，然后将内氧化后的合金粉破碎、筛分，于氢气还原炉内还原，还原温度约820°C，时间约3小时；得Cu-Al2O3合金粉；然后将该合金粉末装入紫铜皮包套，包套厚度约
0.5mm，真空封焊，然后进行热挤压处理，热挤压温度为约965°C ;冷却后进行车削加工去除表面的紫铜皮，获得Al2O3弥散强化铜合金棒材。实施例ニー种Al2O3弥散强化铜合金棒材的制备方法，包括如下步骤采用Cu-Al合金粉末，其中Al的质量百分比为0. 7%，粉末粒度为-200目，将该Cu-Al合金粉末与占该粉末重量
1.2%的CuO粉末混合，装入不锈钢密闭容器内密封，抽真空至10_2Pa，加热到约840°C进行内氧化约10小时，然后将内氧化后的合金粉破碎、筛分，于氢气还原炉内还原，还原温度约840°C，时间约2小时；得Cu-Al2O3合金粉；然后将该合金粉末装入紫铜皮包套，包套厚度约1mm，真空封焊，然后进行热挤压处理，热挤压温度为约955°C ;冷却后进行车削加工去除表面的紫铜皮，获得Al2O3弥散强化铜合金棒材。实施例三ー种Al2O3弥散强化铜合金棒材的制备方法，包括如下步骤采用Cu-Al合金粉末，其中Al的质量百分比为0. 65 %，粉末粒度为-200目，将该Cu-Al合金粉末与占该粉末重量
I.3%的CuO粉末混合，装入不锈钢密闭容器内密封，抽真空至10_2Pa，加热到约830°C进行内氧化约11小时，然后将内氧化后的合金粉破碎、筛分，于氢气还原炉内还原，还原温度约830°C，时间约2. 5小时；得Cu-Al2O3合金粉；然后将该合金粉末装入紫铜皮包套，包套厚度约0. 8mm，真空封焊，然后进行热挤压处理，热挤压温度为约960°C ;冷却后进行车削加工去除表面的紫铜皮，获得Al2O3弥散强化铜合金棒材。申请人:声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细エ艺设备和エ艺流程，但本发明并不局限于上述详细エ艺设备和エ艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细エ艺设备和エ艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进， 对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
权利要求
1.ー种Al2O3弥散强化铜合金棒材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤采用Cu-Al合金粉末，其中Al的质量百分比为0. 6-0. 7%，粉末粒度为-200目，将该Cu-Al合金粉末与占该粉末重量I. 2-1. 4%的CuO粉末混合，装入不锈钢密闭容器内密封，抽真空至10_2Pa，加热到约820-840°C进行内氧化约10-12小时，然后将内氧化后的合金粉破碎、筛分，于氢气还原炉内还原，还原温度约820°C _840°C，时间约2-3小时；得Cu-Al2O3合金粉；然后将该合金粉末装入紫铜皮包套，包套厚度约0. 5-1_，真空封焊，然后进行热挤压处理，热挤压温度为约955°C -965°C ;冷却后进行车削加工去除表面的紫铜皮，获得Al2O3弥散强化铜合金棒材。
2.如权利要求I所述的ー种Al2O3弥散强化铜合金棒材的制备方法，其特征在于，采用Cu-Al合金粉末，其中Al的质量百分比为0.65%，粉末粒度为-200目，将该Cu-Al合金粉末与占该粉末重量I. 3%的CuO粉末混合，装入不锈钢密闭容器内密封，抽真空至10_2Pa，加热到约830°C进行内氧化约11小时，然后将内氧化后的合金粉破碎、筛分，于氢气还原炉内还原，还原温度约830°C，时间约2. 5小时；得Cu-Al2O3合金粉；然后将该合金粉末装入紫铜皮包套，包套厚度约0. 8mm,真空封焊，然后进行热挤压处理，热挤压温度为约960°C;冷却后进行车削加工去除表面的紫铜皮，获得Al2O3弥散强化铜合金棒材。
全文摘要
本发明公开了一种Al2O3弥散强化铜合金棒材的制备方法，包括如下步骤采用Cu-Al合金粉末，其中Al的质量百分比为0.6-0.7％，粉末粒度为-200目，将该Cu-Al合金粉末与占该粉末重量1.2-1.4％的CuO粉末混合，装入不锈钢密闭容器内密封，抽真空至10-2Pa，加热到约820-840℃进行内氧化约10-12小时，然后将内氧化后的合金粉破碎、筛分，于氢气还原炉内还原，还原温度约820℃-840℃，时间约2-3小时；得Cu-Al2O3合金粉；然后将该合金粉末装入紫铜皮包套，包套厚度约0.5-1mm，真空封焊，然后进行热挤压处理，热挤压温度为约955℃-965℃；冷却后进行车削加工去除表面的紫铜皮，获得Al2O3弥散强化铜合金棒材。
文档编号C22C9/00GK102796912SQ20121030562
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月24日 优先权日2012年8月24日
发明者李艳 申请人:李艳