CN112301251A - 一种时效强化型Cu-Cr-Zr合金板/带材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高性能合金板/带材制备技术领域，公开了一种时效强化型Cu‑Cr‑Zr合金板/带材，重量百分比组成包括：Cr含量0.5～1.2wt％，Zr含量0.03～0.3wt％，不可避免的杂质含量总和<0.2wt％，其余为Cu，其制备方法包括均匀化热处理、热轧淬火、铣面、冷轧、时效处理、二次冷和二次冷轧，具备高强度、高塑性与高导电率的优点，并且提供了此种合金板/带材的高效工业化制备方法，便于大规模工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及高性能合金板/带材制备技术领域，尤其涉及一种时效强化型Cu-Cr-Zr合金板/带材及其制备方法。
背景技术
Cu-Cr-Zr系列合金是时效强化型合金，通过结合冷加工和析出强化的形变热处理可获得优良的综合性能。C18150合金成分特征为Cr元素含量较高(0.5～1.2wt％)，因此完全固溶所需固溶处理温度较高，对固溶淬火设备的要求较高。即使固溶处理充分进行，其充分析出所需时效温度较高，甚至超过合金软化温度，导致合金时效强化作用小于退火软化，使合金性能下降。若时效温度偏低，时效析出不充分，则时效后合金塑性及电导率偏低。常规制备方法所获得C18150合金的强度与塑性、电导率之间存在制约关系，无法实现合金的高综合性能。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明实施例提供一种时效强化型Cu-Cr-Zr合金板/带材及其制备方法，用以提供一种高强度、高塑性与高导电率的合金板/带材，并且提供了此种合金板/带材的高效工业化制备方法。
(二)发明内容
本发明实施例提供一种时效强化型Cu-Cr-Zr合金板/带材，该合金的重量百分比组成包括：Cr含量0.5～1.2wt％，Zr含量0.03～0.3wt％，不可避免的杂质含量总和<0.2wt％，其余为Cu。
优选的，Cu-Cr-Zr合金的抗拉强度为500-800MPa，屈服强度为500-900MPa，延伸率为10-20％，维氏硬度为100-200Hv，导电率为80-90％IACS。
优选的，Cu-Cr-Zr合金的抗拉强度580MPa，屈服强度561MPa，延伸率16％，维氏硬度173Hv，导电率86.3％IACS。
一种时效强化型Cu-Cr-Zr合金板/带材的制备方法，，包括以下工艺流程：
步骤一：均匀化热处理，将半连续C18150合金扁锭进行均匀化热处理得到热处理铸锭；
步骤二：热轧淬火，对热处理铸锭进行热轧并在线淬火；
步骤三：铣面，对经过热轧淬火后的热轧板进行进行铣面处理；
步骤四：冷轧；
步骤五：时效处理；
步骤六：二次冷轧；
步骤七：二次时效处理。
优选的，步骤一中均匀化热处理的处理温度为t1,920℃≦t1≦1080℃，处理时间为h1,则2h≦h1≦8h。
优选的，步骤二中，热轧开轧温度为t2,900℃≦t2≦1050℃,热轧终轧温度为t3,则800℃≦t3≦900℃。
优选的，步骤四中，冷轧处理至所述所述板/带材的中间厚度为0.2至2mm，步骤六中冷轧处理至所述板/带材的中间厚度为0.1至1.5mm。
优选的，步骤五中时效处理的时效温度为t3,则380℃≦t3≦480℃，时效时间h3，则1h≦h3≦10h；步骤七中，二次时效处理的实效温度为t4,则350℃≦t4≦460℃，时效时间为h4,则1h≦h4≦6h。
(三)有益效果
本发明实施例提供的一种时效强化型Cu-Cr-Zr合金板/带材，该合金的重量百分比组成包括：Cr含量0.5～1.2wt％，Zr含量0.03～0.3wt％，不可避免的杂质含量总和<0.2wt％，其余为Cu，具有高强度，高塑性与高电导率，从而实现合金的高综合性能。同时，提供了该种时效强化型Cu-Cr-Zr合金板/带材的工业化制备方法，实现了对该合金板/带材的高效低成本的工业化制备。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中的一种时效强化型Cu-Cr-Zr合金板/带材的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”“第三”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。“上”“下”“左”“右”的方向均以附图所示方向为准。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明实施例中的具体含义。
图1是本发明实施例中的一种时效强化型Cu-Cr-Zr合金板/带材，其是以半连续C18150合金扁锭为原料，经过均匀化热处理、热轧淬火、铣面、冷轧、时效处理、二次冷和二次冷轧处理得到，其中，作为原料的C18150合金扁锭Cr含量1.0wt％，Zr含量0.1wt％，杂质元素总含量0.1wt％，Cu含量98.8％，在步进炉保持温度1020℃，进行时间4小时的均匀化热处理，得到热处理铸锭；将该热处理铸锭进行热轧，热轧开轧温度为970℃，终扎及在线淬火的温度为850℃，接着对经过热轧淬火后的热轧板进行进行铣面处理；铣面处理后进行第一次冷轧，至所述板/带材的中间厚度为0.4mm，进行第一次时效处理，时效处理的温度为450℃，时间为7h；第一次时效处理完成后进行二次冷轧，至所述板/带材的中间厚度为0.15mm，最后进行二次时效处理，时效处理的温度为420℃，时间为3h。
最终得到的成品性能如下：抗拉强度580MPa，屈服强度561MPa，延伸率16％，维氏硬度173Hv，导电率86.3％IACS。
本发明所述一种时效强化型Cu-Cr-Zr合金板/带材的制备方法具有以下优点：1.通过控制热轧参数，使合金获得过饱和态动态再结晶组织，后续不再需要进行固溶处理，可以降低设备投资并节约生产成本。2.为了使固溶原子充分析出，同时避免合金发生软化，以低于合金软化点温度对冷轧态合金进行时效处理，使大部分固溶原子析出。此时继续延长时效时间析出相仅会发生长大，其时效强化作用将降低。此时进行时效可以提高合金塑性，降低残余应力，有利于后续冷轧质量的控制。第一次时效后，继续进行一定量的冷变形引入高密度位错等微观缺陷，此时再次以低于合金软化点的温度进行成品最终时效，使剩余的固溶原子完全析出，并通过回复软化在合金强度不显著降低的情况下提高合金塑性，降低残余应力。所获得合金能够同时具有高强度，高塑性与高电导率，从而实现合金的高综合性能。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种时效强化型Cu-Cr-Zr合金板/带材，其特征在于，该合金的重量百分比组成包括：Cr含量0.5～1.2wt％，Zr含量0.03～0.3wt％，不可避免的杂质含量总和<0.2wt％，其余为Cu。
2.根据权利要求1所述的一种时效强化型Cu-Cr-Zr合金板/带材，其特征在于，所述Cu-Cr-Zr合金的抗拉强度为500-800MPa，屈服强度为500-900MPa，延伸率为10-20％，维氏硬度为100-200Hv，导电率为80-90％IACS。
3.根据权利要求2所述的一种时效强化型Cu-Cr-Zr合金板/带材，其特征在于，所述Cu-Cr-Zr合金的抗拉强度580MPa，屈服强度561MPa，延伸率16％，维氏硬度173Hv，导电率86.3％IACS。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种时效强化型Cu-Cr-Zr合金板/带材的制备方法，其特征在于，包括以下工艺流程：
步骤一：均匀化热处理，将半连续C18150合金扁锭进行均匀化热处理得到热处理铸锭；
步骤二：热轧淬火，对热处理铸锭进行热轧并在线淬火；
步骤三：铣面，对经过热轧淬火后的热轧板进行进行铣面处理；
步骤四：冷轧；
步骤五：时效处理；
步骤六：二次冷轧；
步骤七：二次时效处理。
5.根据权利要求4所述的一种时效强化型Cu-Cr-Zr合金板/带材的制备方法，其特征在于，步骤一中均匀化热处理的处理温度为t1,920℃≦t1≦1080℃，处理时间为h1,则2h≦h1≦8h。
6.根据权利要求4所述的一种时效强化型Cu-Cr-Zr合金板/带材的制备方法，其特征在于，步骤二中，热轧开轧温度为t2,900℃≦t2≦1050℃,热轧终轧温度为t3,则800℃≦t3≦900℃。
7.根据权利要求4所述的一种时效强化型Cu-Cr-Zr合金板/带材的制备方法，其特征在于，步骤四中，冷轧处理至所述所述板/带材的中间厚度为0.2至2mm，步骤六中冷轧处理至所述所述板/带材的中间厚度为0.1至1.5mm。
8.根据权利要求4所述的一种时效强化型Cu-Cr-Zr合金板/带材的制备方法，其特征在于，步骤五中时效处理的时效温度为t3,则380℃≦t3≦480℃，时效时间h3，则1h≦h3≦10h；步骤七中，二次时效处理的实效温度为t4,则350℃≦t4≦460℃，时效时间为h4,则1h≦h4≦6h。
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| Title |
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| 吴一凤等: "热轧工艺对Cu-Cr-Zr合金力学性能和电学性能的影响", 《中南大学学报(自然科学版)》 * |
| 夏承东等: "热轧淬火Cu-Cr系合金的性能和组织演变", 《中国有色金属学报》 * |
| 张真等: "时效状态对Cu-Cr-Zr系合金性能的影响", 《有色金属材料与工程》 * |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Ren Jieke Inventor after: He Feng Inventor after: Zhao Jian Inventor after: Zhang Wu Inventor after: Dong Zhenxing Inventor before: Zhao Zhiyong Inventor before: Ma Lingzhi Inventor before: Wang Yuming Inventor before: Meng Qijie Inventor before: Pan Fei Inventor before: Wu Qiang Inventor before: Hu Yufeng |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20210202 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |