一种高强度高弹性铜钛合金及其制造方法与流程

本发明涉及铜钛合金技术领域，特别是一种高强度高弹性铜钛合金及其制造方法。

背景技术：

高强弹性铜合金主要指抗拉强度超过1000mpa的导电弹性铜合金，是导电弹性元器件的关键材料之一，广泛用于电子电工、通信导航、汽车工业和海洋工程等领域。铍铜具有高的强度和弹性极限，并且具有优异的耐蚀、耐磨、导电和导热等优点，是一种重要的高强高弹铜合金，但是铍铜合金在熔炼与铸造时，铍易挥发是一种强致癌的元素，对人体健康产生巨大的危害，且铍铜价格昂贵、抗应力松弛能力差、时效后变形大。

钛铜通过控制纳米级的沉淀相粒子的生成而具有非常高的强度，同时具有优良的弹性、导电性、耐磨性，可代替铍铜用于各种弹性导电元件的制造。铜钛合金带材一般采用熔炼-圆坯铸造-锻造开坯-热轧-冷轧-固溶-时效-轧制的工艺路线，生产工艺流程长、成材率低、不利于快速规模化生产，随着元器件的发展，对高弹铜钛合金的强度及成形性提出更高要求。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种高强度高弹性铜钛合金及其制造方法。

实现上述目的本发明的技术方案为，一种高强度高弹性铜钛合金，所述铜钛合金的各组分及质量百分比包括：ti2.3-3.8％、ni≤0.3％、fe≤0.3％、y≤0.1％、la≤0.1％，其余为cu和不可避免的杂质元素，cu+ti≥99.3％。

一种高强度高弹性铜钛合金的制造方法，其包括以下步骤：

(1)真空熔炼：将高纯铜、高纯钛、电解镍等干料合金按照比例装入真空感应炉中，先放入大块原料、上松下紧、避免搭桥，然后抽真空至20pa以下送电熔炼，熔炼温度为1180-1280℃，熔清后精炼2-5分钟后加入适量y和la，精炼总时间不少于10min；

(2)浇注为板坯：将熔炼的液态合金在气氛保护条件下浇铸成板坯，出炉温度为1150-1220℃，板坯超过3t时控制浇铸温度不低于1180℃、板坯为2t以内时不高于1170℃；

(3)热轧带材：将浇铸后的板坯清理与打磨后放入830-930℃加热炉中保温10h以上进行均匀化处理，然后在740-860℃热轧至厚度为3-10mm的板材，总变形量不少于93％、单次变形量不少于10％。

(4)冷轧：将热轧后的带材在800-900℃固溶1-3h，表面打磨处理后冷轧至厚度为0.5mm以内；

(5)固溶：将冷轧带材在加热炉中于800-900℃保温60-180s进行固溶处理；

(6)时效：将固溶处理后的带材在400-500℃保温1-20h；

(7)精轧：将时效后的带材冷轧为需要规格的带材。

作为对本发明的进一步补充，所述步骤(2)中浇铸板坯的规格为(200～850mm)×(160～260)mm。

作为对本发明的进一步补充，所述步骤(3)中轧制带材规格为(200～850mm)×(0.05～0.2)mm，并根据要求可进行去应力退火。

作为对本发明的进一步补充，所述铜钛合金带材屈服强度为870～1200mpa，抗拉强度为950～1300mpa，伸长率10～22％，电导率12～18％iacs，杨氏模量110～140kn，硬度为290～360hv。

其有益效果在于，本发明提供的高强度高弹性铜钛合金屈服强度为870～1200mpa，抗拉强度为950～1300mpa，伸长率10～22％，电导率12～18％iacs，杨氏模量110～140kn，硬度290～360hv，与现有的c1990钛铜相比，本发明提供的铜钛合金的强度更高、延伸率更高、成形性更佳，导电性与c1990钛铜钛合金相当，通过真空冶炼，提供呈真空的高温冶炼环境，从而严格控制合金中的活泼钛元素，使得制得铜钛合金中的氢、氧、氮和夹杂物等含量低，使得铜钛合金的提纯度高，铜和钛金属在精炼的过程中去除气体、杂质以及非金属夹杂物，提高制得铜钛合金的质量，本发明解决了铜钛合金带材生产流程长、成材率低的问题，生产铜钛合金带材的流程更短、效率更高，利于规模化生产。

附图说明

图1是本发明所述的铜钛合金的制备流程图；

图2是本发明高强度高弹性铜钛合金的组织图；

图3是本发明高强度高弹性铜钛合金和现有合金的强度对比图。

具体实施方式

首先说明一下本发明的研发初衷，由于现有的c1990铜合金的强度等各方面性能逐渐无法满足行业发展的需求，为了解决上述问题，本发明提供了一种高强度高弹性铜钛合金及其制造方法。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，如图1所示：

实施例1

高强度高弹性铜钛合金中元素质量百分比为：ti2.8％、ni0.03％、fe0.15％、y0.03％、la0.02％，其余为cu和不可避免的杂质元素。

(1)真空熔炼：将高纯铜、高纯钛、电解镍等干料合金按照比例装入真空感应炉中，先放入大块原料、上松下紧、避免搭桥，然后抽真空至20pa后送电熔炼，熔炼温度为1190℃，熔清后精炼3分钟后加入适量y和la，精炼总时间为11min；

(2)浇注为板坯：将熔炼的液态合金在气氛保护条件下浇铸成板坯，出炉温度为1150℃，板坯规格为600mm×180mm；

(3)热轧带材：将浇铸后的板坯清理与打磨后放入880℃加热炉中保温10h进行均匀化处理，然后在740～860℃热轧至厚度为3mm的板材。

(4)冷轧：将热轧带材在900℃固溶1h，表面打磨处理后冷轧至厚度为0.3mm±0.1mm；

(5)固溶：将冷轧带材在加热炉中于860℃保温60s进行固溶处理；

(6)时效：将固溶处理后的带材在400℃保温5h；

(7)精轧：将时效后的带材冷轧至0.08mm±0.02mm带材；

本发明高强度高弹性铜钛合金屈服强度为910mpa，抗拉强度为1030mpa，伸长率16％，电导率17％iacs，杨氏模量130kn，硬度310hv。

实施例2

高强度高弹性铜钛合金中元素质量百分比为：ti3.0％、ni0.04％、fe0.18％、y0.03％、la0.03％，其余为cu和不可避免的杂质元素。

(1)真空熔炼：将高纯铜、高纯钛、电解镍等干料合金按照比例装入真空感应炉中，先放入大块原料、上松下紧、避免搭桥，然后抽真空至20pa后送电熔炼，熔炼温度为1230℃，熔清后精炼4分钟后加入适量y和la，精炼总时间为13min；

(2)浇注为板坯：将熔炼的液态合金在气氛保护条件下浇铸成板坯，出炉温度为1180℃，板坯规格为750×200mm；

(3)热轧带材：将浇铸后的板坯清理与打磨后放入880℃加热炉中保温14h进行均匀化处理，然后在760～860℃热轧至厚度为4mm的板材。

(4)冷轧：将热轧带材在880℃固溶1h，表面打磨处理后冷轧至厚度为0.4mm±0.1mm；

(5)固溶：将冷轧带材在加热炉中于880℃保温90s进行固溶处理；

(6)时效：将固溶处理后的带材在480℃保温6h；

(7)精轧：将时效后的带材冷轧至0.1mm±0.02mm带材；

本发明高强度高弹性铜钛合金屈服强度为970mpa，抗拉强度为1100mpa，伸长率14％，电导率15％iacs，杨氏模量128kn，硬度320hv。

实施例3

高强度高弹性铜钛合金中元素质量百分比为：ti3.3％、ni0.16％、fe0.21％、y0.04％、la0.03％，其余为cu和不可避免的杂质元素。

(1)真空熔炼：将高纯铜、高纯钛、电解镍等干料合金按照比例装入真空感应炉中，先放入大块原料、上松下紧、避免搭桥，然后抽真空至20pa后送电熔炼，熔炼温度为1240℃，熔清后精炼4分钟后加入适量y和la，精炼总时间为14min；

(2)浇注为板坯：将熔炼的液态合金在气氛保护条件下浇铸成板坯，出炉温度为1190℃，板坯规格为750×200mm；

(3)热轧带材：将浇铸后的板坯清理与打磨后放入900℃加热炉中保温14h进行均匀化处理，然后在780～900℃热轧至厚度为5mm的板材。

(4)冷轧：将热轧带材在900℃固溶1.5h，表面打磨处理后冷轧至厚度为0.45mm±0.1mm；

(5)固溶：将冷轧带材在加热炉中于900℃保温120s进行固溶处理；

(6)时效：将固溶处理后的带材在500℃保温8h；

(7)精轧：将时效后的带材冷轧至0.15mm±0.02mm带材；

本发明高强度高弹性铜钛合金屈服强度为1160mpa，抗拉强度为1250mpa，伸长率10％，电导率12％iacs，杨氏模量126kn，硬度350hv。

从图2和图3中不难发现，本发明提供的铜钛合金组织结构更好，强度明显比c1990合金更强，技术优势十分明显，具有很强的实用价值。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。