一种高强度导电Cu-Ti-Ni-Si合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度导电Cu‑Ti‑Ni‑Si合金，本发明专利技术公开了一种高强度导电Cu‑Ti‑Ni‑Si合金的制备方法，包括以下步骤，首先采用一定纯度的铜、海绵钛、镍块和硅块为原料，在真空感应熔炼炉内进行熔炼、浇注，去除表面杂质后，在一定的温度下进行均匀化和固溶处理，随后对合金进行适当的时效处理，即可获得高强度导电铜合金。通过上述方法，与现有高强度导电铜合金制备相比较，本发明专利技术的制备方法简单可行，获得的Cu‑Ti‑Ni‑Si合金综合性能优异。

A high strength conductive Cu-Ti-Ni-Si alloy and its preparation method

The invention discloses a high-strength conductive Cu_Ti_Ni_Si alloy. The preparation method of a high-strength conductive Cu_Ti_Ni_Si alloy is disclosed, which comprises the following steps: firstly, copper, sponge titanium, nickel block and silicon block with a certain purity are used as raw materials to melt, pour and remove the table in a vacuum induction melting furnace. The high strength conductive copper alloy can be obtained by homogenizing and solid solution treatment at a certain temperature and then aging treatment. Compared with the existing high strength conductive copper alloy, the preparation method of the present invention is simple and feasible, and the obtained Cu_Ti_Ni_Si alloy has excellent comprehensive properties.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度导电Cu-Ti-Ni-Si合金及其制备方法
本专利技术属于金属材料
，具体涉及一种高强度导电Cu-Ti-Ni-Si合金，还涉及Cu-Ti-Ni-Si合金的制备方法。
技术介绍
铜基合金因具有优良的导热导电性能及机械性能，被广泛应用于仪器仪表、计算机技术、精密机械制造、通讯技术和导电弹性元件等领域。随着工业技术的快速发展，对铜合金的各项技术指标和服役条件均提出了越来越高的要求。高寿命、高可靠性的工作能力以及绿色环保已经成为铜合金发展的主要方向。例如，继电器中的接触簧片在工作时的温度达到或者超过150℃，因此要求该材料不仅导电弹性性能好，还需在150℃以上保持性能稳定，能够继续保持优良的导电性能和弹性性能。目前，铜基合金应用最为广泛的是Cu-Be合金。Cu-Be合金具有高的强度、硬度、弹性、耐磨性、抗疲劳性及导电性能等，是理想的接触簧片材料，但Cu-Be合金存在高温性能差、价格昂贵、成本高、有毒等缺点。贵金属材料的导电导热及抗弧性能优良，表面镀金后还能够做触点材料，但是其强度及弹性模量低且原材料昂贵。开发出一种新型环保、力学和电学综合性能良好的高性能导电铜合金已成为国内外研究的重点。前苏联、日本、美国和中国等国家都相继开发并大量使用Cu-Ni-Sn、Cu-Ni-Al、“卡密林”、“卡密隆”等新型无铍高强度弹性铜合金，但是其导电率均太低，均不能满足继电器对铜合金导电率大于25％IACS的基本要求。因此研究开发出一种新型高性能导电铜合金有着重要的工程意义和实用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高强度导电Cu-Ti-Ni-Si合金，解决现有技术中Cu-Ti合金强度很高而导电率低，两者无法兼并的问题。本专利技术的另一个目的是提供一种高强度导电Cu-Ti-Ni-Si合金的制备方法。本专利技术所采用的第一种技术方案是，一种高强度导电Cu-Ti-Ni-Si合金，按质量百分比由以下组分组成：Cu91.5-95.3％、Si0.2-1.2％、Ti2.0-3.5％、Ni2.5-3.8％，以上各组分质量百分比之和为100％。本专利技术所采用的第二个技术方案是，一种高强度导电Cu-Ti-Ni-Si合金的制备方法，具体步骤如下：步骤1，按质量百分比称取以下材料：铜块91.5-95.3％、硅块0.2-1.2％、海绵钛2.0-3.5％和镍块2.5-3.8％，以上各组分质量百分比之和为100％；步骤2，将铜块、海绵钛、镍块和硅块放入镁砂坩埚中，随后将放有原材料的镁砂坩埚置入真空感应熔炼炉中进行熔炼，熔炼完成后放入水冷铜坩埚中浇注，得到合金铸锭；步骤3，将合金铸锭表面进行清理，放入气氛保护炉中，升温至750-820℃后保温1.5-4小时，保温结束后随炉自然冷却至室温，获得均匀化合金铸锭；步骤4，将均匀化合金铸锭放入开启式真空-气氛管式炉中，通入保护气体，进行固溶处理，随后取出进行水淬处理，得到固溶处理后合金铸锭；步骤5，将固溶处理后合金铸锭再次置入开启式真空-气氛管式炉中，通入保护气体，升温至450-520℃，保温1.5-3小时，保温结束后随炉自然冷却至室温，得到高强度导电Cu-Ti-Ni-Si合金。本专利技术的特点还在于，步骤2的熔炼真空度不小于10-3Pa。步骤4的固溶处理温度为780-880℃，保温3-6小时。步骤4的水淬水温为20-30℃。步骤1的铜块纯度不小于99.9％。步骤1镍块纯度不小于99.9％。步骤1硅块纯度不小于99.9％。步骤1海绵钛纯度不小于99.9％。本专利技术的有益效果是：本专利技术的一种高强度导电Cu-Ti-Ni-Si合金，通过简单热处理的方法，能够使合金中析出细小的棒状析出相，使合金中的固溶原子数量大量减小，从而提高导电率，即可在保证Cu-Ti-Ni-Si合金强度不降低的情况下，有效地提高了合金的导电率，使Cu-Ti-Ni-Si合金具有优良的综合性能。附图说明图1是本专利技术一种高强度导电Cu-Ti-Ni-Si合金的制备方法流程图；图2是本专利技术一种高强度导电Cu-Ti-Ni-Si合金显微组织照片。具体实施方式本专利技术提供的一种高强度导电Cu-Ti-Ni-Si合金，按质量百分比由以下组分组成：Cu91.5-95.3％、Si0.2-1.2％、Ti2.0-3.5％、Ni2.5-3.8％，以上各组分质量百分比之和为100％。一种高强度导电Cu-Ti-Ni-Si合金的制备方法具体流程如图1所示，操作步骤如下：步骤1，按质量百分比称取以下材料：纯度不小于99.9％的铜块91.5-95.3％、纯度不小于99.9％的硅块0.2-1.2％、纯度不小于99.9％的海绵钛2.0-3.5％和纯度不小于99.9％的镍块2.5-3.8％，以上各组分质量百分比之和为100％；步骤2，将所述铜块、海绵钛、镍块和硅块放入镁砂坩埚中，随后将放有原材料的镁砂坩埚置入真空感应熔炼炉中进行熔炼，熔炼真空度不小于10-3Pa，熔炼完成后放入水冷铜坩埚中浇注，得到合金铸锭；步骤3，将所述合金铸锭表面进行清理，放入气氛保护炉中，升温至750-820℃后保温1.5-4小时，保温结束后随炉自然冷却至室温，获得均匀化合金铸锭；步骤4，将所述均匀化合金铸锭放入开启式真空-气氛管式炉中，通入保护气体，进行保温处理，保温温度为780-880℃，保温3-6小时，随后取出进行水淬处理，水淬水温为20-30℃，即得到固溶处理后合金铸锭；步骤5，将所述固溶处理后合金铸锭再次置入开启式真空-气氛管式炉中，通入保护气体，升温至450-520℃，保温1.5-3小时，保温结束后随炉自然冷却至室温，得到高强度导电Cu-Ti-Ni-Si合金。下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1步骤1，称取以下材料：纯度不小于99.9％的铜块12.39kg、纯度不小于99.9％的硅块0.025kg、纯度不小于99.9％的海绵钛0.26kg、、纯度不小于99.9％的镍块0.325kg；步骤2，将所述铜块、海绵钛、镍块和硅块放入镁砂坩埚中，随后将放有原材料的镁砂坩埚置入真空感应熔炼炉中进行熔炼，熔炼真空度0.5×10-3Pa，熔炼完成后放入水冷铜坩埚中浇注，得到合金铸锭；步骤3，将所述合金铸锭表面进行清理，放入气氛保护炉中，升温至750℃后保温4小时，保温结束后随炉自然冷却至室温，获得均匀化合金铸锭；步骤4，将所述均匀化合金铸锭放入开启式真空-气氛管式炉中，通入保护气体，进行固溶处理，固溶处理温度为880℃，保温3小时；随后取出进行水淬处理，水淬水温为25℃，得到固溶处理后合金铸锭；步骤5，将所述固溶处理后合金铸锭再次置入开启式真空-气氛管式炉中，通入保护气体，升温至450℃，保温3小时，保温结束后随炉自然冷却至室温，得到高强度导电Cu-Ti-Ni-Si合金。实施例2步骤1，称取以下材料：纯度不小于99.9％的铜块18.3kg、纯度不小于99.9％的硅块0.24kg、纯度不小于99.9％的海绵钛0.7kg、纯度不小于99.9％的镍块0.76kg；步骤2，将所述铜块、海绵钛、镍块和硅块放入镁砂坩埚中，随后将放有原材料的镁砂坩埚置入真空感应熔炼炉中进行熔炼，熔炼真空度0.3×10-3Pa，熔炼完成后放入水冷铜坩埚中浇注，得到合金铸锭；步骤3，将所述合金铸锭表面进行清理，放入气氛保护炉中，升温至820本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度导电Cu‑Ti‑Ni‑Si合金，其特征在于，按质量百分比由以下组分组成：Cu 91.5‑95.3％、Si 0.2‑1.2％、Ti 2.0‑3.5％、Ni 2.5‑3.8％，以上各组分质量百分比之和为100％。

【技术特征摘要】
1.一种高强度导电Cu-Ti-Ni-Si合金，其特征在于，按质量百分比由以下组分组成：Cu91.5-95.3％、Si0.2-1.2％、Ti2.0-3.5％、Ni2.5-3.8％，以上各组分质量百分比之和为100％。2.一种高强度导电Cu-Ti-Ni-Si合金的制备方法，其特征在于，具体操作步骤如下：步骤1，按质量百分比称取以下材料：铜块91.5-95.3％、硅块0.2-1.2％、海绵钛2.0-3.5％和镍块2.5-3.8％，以上各组分质量百分比之和为100％；步骤2，将所述铜块、海绵钛、镍块和硅块放入镁砂坩埚中，随后将放有原材料的镁砂坩埚置入真空感应熔炼炉中进行熔炼，熔炼完成后放入水冷铜坩埚中浇注，得到合金铸锭；步骤3，将所述合金铸锭表面进行清理，放入气氛保护炉中，升温至750-820℃后保温1.5-4小时，保温结束后随炉自然冷却至室温，获得均匀化合金铸锭；步骤4，将所述均匀化合金铸锭放入开启式真空-气氛管式炉中，通入保护气体，进行固溶处理，随后取出进行水淬处理，得到固溶处理后合金铸锭；步骤5，将所述固溶处理后合金铸锭再次置入开启式真空-气氛管式炉中，通入保护气体，升温至450-52...

【专利技术属性】
技术研发人员：王献辉，刘佳，刘彦峰，罗赛燕，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61