一种高性能铜铬合金及其制备方法与流程

本发明涉及铜合金制造，尤其涉及一种高性能铜铬合金及其制备方法。

背景技术：

1、铜合金有良好的力学、导热、导电等综合性能，是被广泛应用的有色金属材料之一。近年来，随着电气电子、航空航天、交通运输、海洋工程等领域的迅速发展，其核心部件对铜合金的综合性能、使用寿命、生产效率、绿色制造等方面的要求越来越高。铜铬系合金是高性能铜合金的典型代表之一。因为具有优异的导电性、导热性、力学性能和高温性能，铜铬系合金在电线电缆内导体、高速列车接触线、大规模集成电路引线框架材料、电极材料等领域具有广泛的市场需求，而且市场需求增长迅速。

2、随着科技的发展，目前市场上售卖的铜铬合金已经难以满足技术要求，因此，提供一种机械性能和导电性能优异的高性能铜铬合金，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高性能铜铬合金及其制备方法，本发明提供的高性能铜铬合金具有优异力学性能和导电性能，同时具有优异的抗应力松弛性能和抗高温氧化性能。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种高性能铜铬合金，按质量百分比计，包括以下化学成分：cr：0.1～0.8％，sn：0.01～0.2％，ti：0.01～0.1％，微合金元素0.02～0.5％、稀土元素≤0.08％和余量的cu；

4、所述sn和ti的物质的量之比为(1～1.5)：1；

5、所述微合金元素包括si、zr、mg和ag中的至少一种；

6、所述稀土元素包括ce和/或y。

7、优选地，按质量百分比计，所述微合金元素包括：si：0.01～0.1％、zr：0.05～0.15％、mg：0.005～0.05％和ag：0.01～0.2％中的至少一种。

8、优选地，按质量百分比计，包括以下化学成分：cr：0.2～0.5％，sn：0.05～0.18％，ti：0.02～0.08％，微合金元素0.04～0.4％、稀土元素：0.04～0.08％和余量的cu。

9、本发明提供了上述技术方案所述高性能铜铬合金的制备方法，包括以下步骤：

10、(1)将合金原料依次进行熔炼和半连续铸造，得到铸坯；

11、(2)将所述步骤(1)得到的铸坯依次进行均匀化热处理和热轧，得到热轧板带材；

12、(3)将所述步骤(2)得到的热轧板带材进行初轧，得到初轧板带材；

13、(4)将所述步骤(3)得到的初轧板带材依次进行时效处理和中轧，得到中轧板带材；

14、(5)将所述步骤(4)得到的中轧板带材依次进行去应力退火和精轧，得到高性能铜铬合金。

15、优选地，所述步骤(2)中热轧的初轧温度为700～950℃，热轧的终轧温度为550℃～650℃，热轧的总变形量为70～95％。

16、优选地，所述步骤(3)中初轧的温度为常温，初轧的总变形量为70～95％。

17、优选地，所述步骤(4)中时效处理的温度为400～500℃，时效处理的保温时间为4～10h。

18、优选地，所述步骤(4)的中轧温度为常温，中轧的总变形量为50～80％。

19、优选地，所述步骤(5)中去应力退火的温度为300～450℃，去应力退火的保温时间为4～10h。

20、优选地，所述步骤(5)中精轧的温度为常温，精轧的总变形量为50～80％。

21、本发明提供了一种高性能铜铬合金，按质量百分比计，包括以下化学成分：cr：0.1～0.8％，sn：0.01～0.2％，ti：0.01～0.1％，微合金元素0.02～0.5％、稀土元素≤0.08％和余量的cu；所述sn和ti的物质的量之比为(1～1.5)：1；所述微合金元素包括si、zr、mg和ag中的至少一种；所述稀土元素包括ce和/或y。本发明通过加入cr元素能够在铜合金中形成cr初生相，从而提高铜合金的力学性能；锡元素会促进富cr初生相的形成，部分富cr初生相在形变热处理过程中会被拉成纤维状，从而起到强化效果；钛元素与锡元素在铜基体中形成tisn相，可以进一步提高强度硬度和耐热性；添加一定量的硅元素可以细化晶粒进一步提高合金的强度；铜铬锆之间会形成复杂的三元化合物，有利于细化晶粒，进一步提高铜合金的机械性能；镁元素可以促进析出相的完全析出，同时，合金基体中固溶的镁原子会对位错起到拖拽作用，提高合金的抗应力松弛性能，进而提高合金的加工精度；添加适量的银元素，可以提高合金的软化温度，对导电率的影响也较小；通过多种微合金元素的复配，并严格控制其含量，从而进一步提高了铜铬合金的机械性能和导电性能；通过向铜合金中引入一定量的稀土元素，能够和铜元素可以形成硬度较高、分布均匀的金属间化合物，这些化合物成为位错运动的阻力；而且稀土元素可以有效地改善夹杂物的存在形式和分布，减少其弱化晶界的可能，减少了承受载荷时沿晶界开裂的几率，因而提高了耐磨性；同时稀土元素可以改善铜合金的加工性能，进而提高铜铬合金的机械性能和导电性能。实施例的结果显示，本发明提供的高性能铜铬合金的抗拉强度≥625mpa，硬度为170～200hv，导电率≥77％，分别在500℃和530℃下保温1h硬度不低于原始硬度的80％，在200℃处理1000h后应力保持80％以上，说明本发明提供的高性能铜铬合金具有优异的抗应力松弛性能和抗高温氧化性能。

技术特征：

1.一种高性能铜铬合金，按质量百分比计，包括以下化学成分：cr：0.1～0.8％，sn：0.01～0.2％，ti：0.01～0.1％，微合金元素0.02～0.5％、稀土元素≤0.08％和余量的cu；

2.根据权利要求1所述的高性能铜铬合金，其特征在于，按质量百分比计，所述微合金元素包括：si：0.01～0.1％、zr：0.05～0.15％、mg：0.005～0.05％和ag：0.01～0.2％中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的高性能铜铬合金，其特征在于，按质量百分比计，包括以下化学成分：cr：0.2～0.5％，sn：0.05～0.18％，ti：0.02～0.08％，微合金元素0.04～0.4％、稀土元素：0.04～0.08％和余量的cu。

4.权利要求1～3任意一项所述高性能铜铬合金的制备方法，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中热轧的初轧温度为700～950℃，热轧的终轧温度为550℃～650℃，热轧的总变形量为70～95％。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中初轧的温度为常温，初轧的总变形量为70～95％。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中时效处理的温度为400～500℃，时效处理的保温时间为4～10h。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)的中轧温度为常温，中轧的总变形量为50～80％。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中去应力退火的温度为300～450℃，去应力退火的保温时间为4～10h。

10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中精轧的温度为常温，精轧的总变形量为50～80％。

技术总结
本发明提供了一种高性能铜铬合金及其制备方法，属于铜合金制造技术领域。本发明提供的高性能铜铬合金，按质量百分比计，包括以下化学成分：Cr：0.1～0.8％，Sn：0.01～0.2％，Ti：0.01～0.1％，微合金元素0.02～0.5％、稀土元素≤0.08％和余量的Cu；所述Sn和Ti的物质的量之比为(1～1.5)：1。实施例的结果显示，本发明提供的高性能铜铬合金的抗拉强度≥625MPa，硬度为170～200HV，导电率≥77％，分别在500℃和530℃下保温1h硬度不低于原始硬度的80％，在200℃处理1000h后应力保持80％以上。

技术研发人员：韩淑敏,卢仲贤,张顺,娄行,张洪福,何林
受保护的技术使用者：浙江惟精新材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17