The present invention provides high strength and high conductivity copper alloy material and a preparation method thereof containing graphene, the preparation method is as follows: YISHION copper ingots, pure NB ingot / pure silver, copper powder / pure niobium powder / silver powder, graphite powder as raw material, and after the removal of surface oxides reduction; first, the pure copper ingot, pure NB ingot / pure silver mixed and heated to melt into the melt, the melt liquid argon, and adding copper powder / pure niobium powder / silver powder, graphite powder, the mechanical stirring mixing of alloy melt fully, while the melt temperature of the alloy cooling and heat preservation, the alloy melt rapidly the solidification and formation of semi-solid melt mixed structure; melt pouring the semi-solid mixed organization to use abrasives of circulating water cooling in the preparation of the ingot, cooling to room temperature, finally By multi direction high temperature forging, low temperature forging and combined aging treatment, high strength and high conductivity copper based alloy billets containing graphene are obtained. The material prepared by the invention has extremely high strength and conductivity.
【技术实现步骤摘要】
一种含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料及其制备方法
本专利技术属于铜基合金材料
,具体涉及一种含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料及其制备方法。
技术介绍
铜及铜合金长用于引线框架、电触头、高铁线缆以及电动机电线等领域,但是传统的铜及铜合计的强度不高,因此对高强高导电的铜合金进行了研发。常用的高强高导电铜合金的强化方法有加工硬化、固溶强化、细晶强化和第二相强化,其中,固溶强化是通过合金元素融入铜基体产生晶格畸变,从而阻碍位错运动来提高合金强度的强化手段,但形成固熔体时,合金导电性能会降低,溶剂晶格的扭曲畸变破坏了晶格势场的周期性,仅有少数元素如Cd、Zn、Ag、Ni、Pb、Sn、Nb等微量加入铜中对铜电阻率的影响不大,还可以提高基体强度。以Cu-Nb、Cu-Ag为代表的铜微观复合材料具有较高的导电率和抗拉强度,是最可能实现100T耐冲强磁场的导体材料,但是Nb和Ag在Cu中的固溶度极低,弹性能力十分接近,还可以获得高的导电性和韧性。中国专利CN101818273B公开的一种高强度、高导电、抗高温软化性能的Cu-Nb合金的制备方法,将铜粉与Nb粉球磨得到Cu-Nb纳米晶固溶体粉末,经退火后与硼粉混合,真空烧结得到Cu-Nb合金坯锭,最后用铜包覆封口,热挤压得到产品。该方法中将组织结构达到纳米尺寸时,获得高强度、高导电性能,硼粉提高纳米尺度下Cu-Nb界面的稳定性。中国专利CN102703754公开的一种Cu-Ni-Si基合金及其制备方法,将纯铜、纯硅、纯镍和纯钒熔炼浇筑得到坯料,再近退火、热轧、冷轧、固溶和时效处理得到产品。由现有技术可知,目前铜基合金的 ...
【技术保护点】
一种含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料,其特征在于:所述含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料中Cu元素的含量为70‑98wt%,石墨烯态的含量为1‑1.5wt%,其余为Nb、Ag或者两者的混合物,所述含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料采用固液双相凝固结合半固态铸造技术,并将纯铌粉和/或纯银粉和石墨烯粉加入合金熔体,在快速凝固过程中形成固溶体,并通过拉拔、轧制工艺制备出显微组织细化致纳米级别的铜基合金。
【技术特征摘要】
1.一种含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料,其特征在于:所述含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料中Cu元素的含量为70-98wt%,石墨烯态的含量为1-1.5wt%,其余为Nb、Ag或者两者的混合物,所述含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料采用固液双相凝固结合半固态铸造技术,并将纯铌粉和/或纯银粉和石墨烯粉加入合金熔体,在快速凝固过程中形成固溶体,并通过拉拔、轧制工艺制备出显微组织细化致纳米级别的铜基合金。2.根据权利要求1所述的一种含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料,其特征在于:所述含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料中晶粒尺寸为1-30μm,导电率高于75-100%IACS,抗拉强度为600-1700MPa。3.一种含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)以纯铜锭、纯铌锭/纯银锭、纯铜粉末/纯铌粉末/纯银粉末、石墨烯粉末为原料,其成分组成为纯铜锭为65-97wt%、纯铌锭/纯银锭1-30wt%、纯铜粉末/纯铌粉末/纯银粉末1-5wt%,石墨烯粉末1-1.5wt%,总量为100%,其中纯铜粉末/纯铌粉末/纯银粉末的颗粒直径为0.05-100μm,并且经过还原处理取出其表面氧化物;(2)首先将纯铜锭、纯铌锭/纯银锭混合后加热至1050-1700℃,使其融化成合金熔体,保温10min后,采用氩气保护熔体液面,并且加入纯铜粉末/纯铌粉末/纯银粉末、石墨烯粉末,采用机械搅拌方式对合金熔体充分搅拌1-5min,同时将合金熔体温度降低至900-1600℃,并保温10-15min,使合金熔体迅速凝固并且形成半固态混合组织的熔体;(3)将半固态混合组织的熔体浇注到采用循环水冷却的磨具中制备形成铸锭,以50-200℃/min的速度冷却至室温,得到含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料。4.根据权利要求3所述的一种含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中,纯铜粉末的颗粒直径...
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