CN113088736B - 一种铜合金材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铜合金材料的制备方法,按照百分比含量,铜合金材料由以下成分组成:铜粉85.2%~87.1%,锡粉11.8%~13.6%,钛粉0.45%~0.84%,铟粉0.04%~0.11%,硅粉0.12%~0.25%,锆粉0.24%~0.48%和锑粉0.05%~0.15%。所述制备方法包括将上述各原料球磨至粒径在220~250目,然后按照上述比例进行混合加入到混料机上转动8~12h,然后将混合均匀的粉末加入到模具中,进行冷压;将步骤S1中在模具中压制好的合金样品放置在真空烧结炉中,然后在730~745℃下真空烧结2~5h后冷却;对步骤S2中烧结冷却后的铜合金样品进行冷轧,然后将冷轧后的样品放入电阻炉中,以升温速率为6~10℃升温至720~750℃,保温1~2h后随炉冷却得到所述铜合金材料。
Description
技术领域
本发明属于金属材料制备领域,具体涉及一种铜合金材料的制备方法。
背景技术
近年来,由于超导材料在高场超导磁体、高能粒子加速器、核磁共振医疗设备、受控热核反应、电力传输和储能等方面广泛应用,超导材料成为了众多科研小组的主攻方向。超导材料中目前应用最广泛的还是Nb3Sn超导线材,具有零电阻和全抗磁性等优良的性能。
铜合金中的铜锡合金具有较高强度、优良的弹性、良好的热传导性、抗腐蚀性以及耐磨性等,广泛的应用在电子电器领域。不同锡含量的铜锡合金应用的领域也有所不同,有研究者采用定向凝固方法研究了Cu-69Sn、Cu-73Sn、Cu-75Sn等不同成分的包晶合金组织中存在大量铜锡金属间化合物。传统铜合金制备方法采用铸造法,但存在铜锡合金极限固溶度的问题,在合金中会存在偏析现象,最终导致铜锡合金固溶度低而有限,而且在塑性变形过程中,极易发生脆性断裂。
发明内容
本发明的目的是提供一种铜合金材料的制备方法,其中按照百分比含量,铜合金材料由以下成分组成:铜粉85.2%~87.1%,锡粉11.8%~13.6%,钛粉0.45%~0.84%,铟粉0.04%~0.11%,硅粉0.12%~0.25%,锆粉0.24%~0.48%和锑粉0.05%~0.15%。
所述制备方法包括以下步骤:
S1:将上述各原料球磨至粒径在220~250目,然后按照上述比例进行混合加入到混料机上转动8~12h,然后将混合均匀的粉末加入到模具中,进行冷压。
S2:将步骤S1中在模具中压制好的合金样品放置在真空烧结炉中,然后在730~745℃下真空烧结2~5h后冷却。
S3:对步骤S2中烧结冷却后的铜合金样品进行冷轧,然后将冷轧后的样品放入电阻炉中,以升温速率为6~10℃升温至820~850℃,保温1~2h后随炉冷却得到所述铜合金材料。
作为优选方案,上述所述的冷压过程分为三阶段,第一阶段压制压力为180~200kN,保压时间为20~30s,第二阶段压制压力为320~340kN,保压时间为50~60s,第三阶段压制压力为350~360kN,保压时间为20~30s。
作为优选方案,上述所述的真空烧结过程中采取程序升温,以升温速率0.5~1℃/min从室温升至450~480℃,在该温度下保温20~30min,然后以升温速率3~5℃/min从室温升至烧结温度。
作为优选方案,上述所述的冷轧过程中,轧制形变量控制在45~60%之间。
有益效果:
本发明中,铜合金材料添加一定比例的锡粉,钛粉,铟粉,硅粉,锆粉和锑粉,并且通过真空烧结、三阶段的冷压,冷轧和熔炼等工艺制备得到的铜合金材料,经过性能测试可以得知具备良好的硬度、导电性和致密度。
附图说明
图1为本发明实施例1制备铜合金的金相图;
具体实施方式
下面对本发明实施例作具体详细的说明,本实施例在本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
实施例1
一种铜合金材料的制备方法,按照百分比含量,铜合金材料由以下成分组成:铜粉85.2%,锡粉13.31%,钛粉0.84%,铟粉0.06%,硅粉0.12%,锆粉0.24%和锑粉0.05%。
具体包括以下步骤:
S1:将上述各原料球磨至粒径在220目,然后按照上述比例进行混合加入到混料机上转动8h,然后将混合均匀的粉末加入到模具中,进行冷压,其中冷压过程分为三阶段,第一阶段压制压力为180kN,保压时间为20s,第二阶段压制压力为320kN,保压时间为50s,第三阶段压制压力为350kN,保压时间为20s。
S2:将步骤S1中在模具中压制好的合金样品放置在真空烧结炉中,然后在730℃下真空烧结2h后冷却,其中真空烧结过程中采取程序升温,以升温速率0.5℃/min从室温升至450℃,在该温度下保温20min,然后以升温速率3℃/min从室温升至烧结温度。
S3:对步骤S2中烧结冷却后的铜合金样品进行冷轧,然后将冷轧后的样品放入电阻炉中,以升温速率为6℃升温至820℃,保温1h后随炉冷却得到所述铜合金材料,其中冷轧过程中,轧制形变量控制在45%之间。
实施例2
一种铜合金材料的制备方法,按照百分比含量,铜合金材料由以下成分组成:铜粉87.1%,锡粉11.8%,钛粉0.45%,铟粉0.05%,硅粉0.25%,锆粉0.25%和锑粉0.1%。
具体包括以下步骤:
S1:将上述各原料球磨至粒径在250目,然后按照上述比例进行混合加入到混料机上转动12h,然后将混合均匀的粉末加入到模具中,进行冷压,其中冷压过程分为三阶段,第一阶段压制压力为200kN,保压时间为30s,第二阶段压制压力为340kN,保压时间为60s,第三阶段压制压力为360kN,保压时间为30s。
S2:将步骤S1中在模具中压制好的合金样品放置在真空烧结炉中,然后在745℃下真空烧结5h后冷却,其中真空烧结过程中采取程序升温,以升温速率1℃/min从室温升至480℃,在该温度下保温30min,然后以升温速率5℃/min从室温升至烧结温度。
S3:对步骤S2中烧结冷却后的铜合金样品进行冷轧,然后将冷轧后的样品放入电阻炉中,以升温速率为10℃升温至850℃,保温2h后随炉冷却得到所述铜合金材料,其中冷轧过程中,轧制形变量控制在60%之间。
实施例3
一种铜合金材料的制备方法,按照百分比含量,铜合金材料由以下成分组成:铜粉86.4%,锡粉12.6%,钛粉0.45%,铟粉0.05%,硅粉0.15%,锆粉0.24%和锑粉0.11%。
具体包括以下步骤:
S1:将上述各原料球磨至粒径在230目,然后按照上述比例进行混合加入到混料机上转动10h,然后将混合均匀的粉末加入到模具中,进行冷压,其中冷压过程分为三阶段,第一阶段压制压力为190kN,保压时间为25s,第二阶段压制压力为330kN,保压时间为55s,第三阶段压制压力为355kN,保压时间为25s。
S2:将步骤S1中在模具中压制好的合金样品放置在真空烧结炉中,然后在740℃下真空烧结4h后冷却,其中真空烧结过程中采取程序升温,以升温速率0.8℃/min从室温升至460℃,在该温度下保温25min,然后以升温速率4℃/min从室温升至烧结温度。
S3:对步骤S2中烧结冷却后的铜合金样品进行冷轧,然后将冷轧后的样品放入电阻炉中,以升温速率为8℃升温至840℃,保温1.5h后随炉冷却得到所述铜合金材料,其中冷轧过程中,轧制形变量控制在55%之间。
实验例
性能测试——硬度测试:采用HB-3000型布氏硬度计对实施例1~3制备的铜合金材料进行硬度测试,其中测试载荷为750kgf,保压时间为30s;电导率测试:采用FQR-7502A型涡流导电仪测定导电率;固溶度测定和致密度采用本领域技术人员所公知的方法进行测试;测试结果如表1和附图所示,
表1.测试结果:
从表1中可以看出,本发明实施例1~3制备的铜合金材料的硬度均在94.1HB以上,电导率均在4.88Ms/m以上,致密度均在96.9%以上,说明本发明制备的铜合金材料具有良好的综合性能。
Claims (2)
1.一种铜合金材料的制备方法,其特征在于,其中按照百分比含量,铜合金材料由以下成分组成:铜粉85.2%~87.1%,锡粉11.8%~13.6%,钛粉0.45%~0.84%,铟粉0.04%~0.11%,硅粉0.12%~0.25%,锆粉0.24%~0.48%和锑粉0.05%~0.15%;所述制备方法包括以下步骤:
S1:将上述各原料球磨至粒径在220~250目,然后按照上述比例进行混合加入到混料机上转动8~12h,然后将混合均匀的粉末加入到模具中,进行冷压;
S2:将步骤S1中在模具中压制好的合金样品放置在真空烧结炉中,然后在730~745℃下真空烧结2~5h后冷却;
S3:对步骤S2中烧结冷却后的铜合金样品进行冷轧,然后将冷轧后的样品放入电阻炉中,以升温速率为6~10℃/min升温至820~850℃,保温1~2h后随炉冷却得到所述铜合金材料;
其中,所述的冷压过程分为三阶段,第一阶段压制压力为180~200kN,保压时间为20~30s,第二阶段压制压力为320~340kN,保压时间为50~60s,第三阶段压制压力为350~360kN,保压时间为20~30s;所述的真空烧结过程中采取程序升温,以升温速率0.5~1℃/min从室温升至450~480℃,该温度下保温20~30min,然后以升温速率3~5℃/min从室温升至烧结温度。
2.根据权利要求1所述的一种铜合金材料的制备方法,其特征在于,所述的冷轧过程中,轧制形变量控制在45~60%之间。
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