一种高强度高导电率Cu-Ti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高导电率Cu‑Ti合金的制备方法，本发明专利技术公开了一种以纳米CuO为携氧剂制备高强度高导电率Cu‑Ti合金的方法，该方法以纯度不小于99.9％的Cu粉、纯度不小于99.9％的Ti粉、纯度不小于99.5％的YH2粉和纯度不小于99.9％的CuO粉为原料，经过对原材料Cu粉、Ti粉、YH2粉和CuO粉进行高能球磨；然后在压强为200MPa，保压时间为30s的条件下进行冷压成型，再对压坯进行热压烧结，即可得到综合性能优良的高强度高导电率Cu‑Ti合金。

A high strength and high conductivity Cu-Ti alloy and its preparation method

The invention discloses a preparation method of high strength and high conductivity Cu_Ti alloy. The invention discloses a method for preparing high strength and high conductivity Cu_Ti alloy with nano-CuO as oxygen carrier. The method uses Cu powder with purity not less than 99.9%, Ti powder with purity not less than 99.9%, YH2 powder with purity not less than 99.5% and purity not less than 99.5%. CuO powder with less than 99.9% is used as raw material, after high-energy ball milling of Cu powder, Ti powder, YH2 powder and CuO powder, then cold-pressing forming is carried out under the condition of 200 MPa pressure and 30 s holding time, and then Hot-pressing Sintering of compact is carried out to obtain high strength and high conductivity Cu_Ti alloy with excellent comprehensive properties.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度高导电率Cu-Ti合金及其制备方法
本专利技术属于金属材料制备方法
，具体涉及一种高强度高导电率Cu-Ti合金，本专利技术还涉及高强度高导电率Cu-Ti合金及其制备方法。
技术介绍
Cu-Ti合金因其较高的强度、硬度和优良的耐磨、耐疲劳和耐蚀性能，可用来制造高强高弹耐磨的弹性元件，是最有潜力替代铍青铜的材料之一。但由于Ti原子固溶到铜基体后，增强了电子的散射，显著降低了Cu-Ti合金导电性，从而限制了Cu-Ti合金的广泛应用。目前常用的方法是在Cu-Ti合金中添加Ni、Al等第三元素，形成金属间化合物Ni3Ti、Ti3Al，减少Ti在Cu基体中的固溶。但是，该方法对导电性的改善有限。纳米氧化物团簇作为一种稳定的纳米相，即使在高温下也不会发生明显长大，具有优异的热稳定性和化学稳定性，且在基体中高密度的纳米团簇可强烈钉扎位错，大幅提高合金的力学性能，改善材料的应力松弛和疲劳特性等。以CuO为携氧剂，以YH2提供Y原子，以期得到Y-Ti-O纳米团簇，减少Ti元素在Cu基体中的固溶量，提高Cu-Ti合金的导电性。且CuO中Cu-O键的键能较低，更容易实现O原子的扩散，有利缩短球磨时间，提高制备效率。采用这种制备方法有望提高Cu-Ti合金的导电性并改善Cu-Ti合金的力学性能，获得综合性能优良的Cu-Ti合金，因此，具有重要的工程意义和实用用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高强度高导电率Cu-Ti合金，解决了现有Cu-Ti合金材料导电性差的问题。本专利技术的目的还在于提供一种高强度高导电率Cu-Ti合金的制备方法。本专利技术所采用的第一种技术方案是，一种高强度高导电率Cu-Ti合金，按质量百分比由以下组分组成：Cu92-97％，Ti2-4％，CuO0.5-2％，YH20.5-2％，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种技术方案是，一种高强度高导电率Cu-Ti合金的制备方法，具体操作步骤如下：步骤1，称取原材料按质量百分比分别称取如下材料：Cu粉92-97％，Ti粉2-4％，CuO粉末0.5-2％，YH2粉0.5-2％，以上各组分质量百分比之和为100％。步骤2，高能球磨将Cu粉、Ti粉、YH2粉和CuO粉在球磨机中，并加入无水乙醇、通入保护气体后进行高能球磨，得到球磨混粉；步骤3，压制将球磨混粉进行冷压，形成压坯；步骤4，热压烧结将压坯置入热压烧结炉中，通入保护气体，升温至900-1000℃，保温时间2-3h，压强为30-35MPa，保温结束后随炉自然冷却至室温，即可获得高强度高导Cu-Ti合金。本专利技术的特点还在于，步骤2高能球磨时，球料比为10:1，球磨机的转速为300-500rpm，球磨时间为55-65h。步骤3冷压压强为200-250MPa，保压30s；压坯尺寸为Φ21mm×7mm。步骤2的保护气体为氩气。步骤4的保护气体为氢气。步骤1Cu粉平均粒径为40-50μm、纯度不小于99.9％。步骤1Ti粉平均粒径为45-55μm、纯度不小于99.9％。步骤1YH2粉平均粒径为45-55μm、纯度不小于99.5％。步骤1CuO粉平均粒径为45-55μm，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高导电率Cu-Ti合金的制备方法，本专利技术方法不仅提高了Cu-Ti合金的组织均匀性，使合金弥散强化作用更为显著，而且极大提高了Cu-Ti合金的导电率，得到了综合性能优良的Y-Ti-O纳米氧化物弥散强化Cu-Ti合金。附图说明图1是本专利技术一种高强度高导电率Cu-Ti合金的制备方法制备流程图；图2是本专利技术一种高强度高导电率Cu-Ti合金热压烧结后的扫描电镜照片。具体实施方式本专利技术提供的一种高强度高导电率Cu-Ti合金，按质量百分比由以下组分组成：Cu92-97％，Ti2-4％，CuO0.5-2％，YH20.5-2％，以上各组分质量百分比之和为100％。本专利技术提供的一种高强度高导电率Cu-Ti合金的制备方法如图1所示，具体操作步骤如下：步骤1，称取原材料按质量百分比分别称取如下材料：平均粒径为40-50μm、纯度不小于99.9％的Cu粉92-97％，平均粒径为45-55μm、纯度不小于99.9％的Ti粉2-4％，平均粒径为45-55μm，纯度不小于99.9％CuO粉末0.5-2％，平均粒径为45-55μm、纯度不小于99.5％的YH2粉0.5-2％，以上各组分质量百分比之和为100％。步骤2，高能球磨将Cu粉、Ti粉、YH2粉和CuO粉在球磨机中，并加入无水乙醇、通入保护气体氩气进行高能球磨，球磨的球料比为10:1，转速为300-500rpm，球磨时间为55-65h，得到球磨混粉；步骤3，压制将球磨混粉进行冷压，冷压压强为200-250MPa，保压30s，形成压坯，压坯尺寸为Φ21mm×7mm；步骤4，热压烧结将压坯置入热压烧结炉中，通入氢气作为保护气体，升温至900-1000℃，保温时间2-3h，压强为30-35MPa，保温结束后随炉自然冷却至室温，即可获得高强度高导Cu-Ti合金。即可获得高强高导Cu-Ti合金。下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步说明。实施例1步骤1，称取原材料按质量百分比称取如下材料：平均粒径为40μm、纯度不小于99.9％的Cu粉97％，平均粒径为50μm、纯度不小于99.9％的Ti粉2％，平均粒径为50μm，纯度不小于99.9％CuO粉末0.5％，平均粒径为50μm、纯度不小于99.5％的YH2粉0.5％。步骤2，高能球磨将所述Cu粉、Ti粉、YH2粉和CuO粉在球磨机中，并加入无水乙醇、通入保护气体氩气进行高能球磨，球磨的球料比为10:1，转速为300rpm，球磨时间为55h，得到球磨混粉；步骤3，压制将所述球磨混粉进行冷压，冷压压强为200MPa，保压30s，形成压坯，所述压坯尺寸为Φ21mm×7mm；步骤4，热压烧结将所述压坯置入热压烧结炉中，通入氢气作为保护气体，升温至900℃，保温时间2h，压强为30MPa，保温结束后随炉自然冷却至室温，即可获得高强高导Cu-Ti合金。经测试，合金导电率、硬度和弹性模量分别为40％IACS、200HV和138GPa。实施例2步骤1，称取原材料按质量百分比分别称取如下材料：平均粒径为45μm、纯度不小于99.9％的Cu粉92％，平均粒径为50μm、纯度不小于99.9％的Ti粉4％，平均粒径为50μm，纯度不小于99.9％CuO粉末2％，平均粒径为50μm、纯度不小于99.5％的YH2粉2％。步骤2，高能球磨将所述Cu粉、Ti粉、YH2粉和CuO粉在球磨机中，并加入无水乙醇、通入保护气体氩气进行高能球磨，球磨的球料比为10:1，转速为500rpm，球磨时间为65h，得到球磨混粉；步骤3，压制将所述球磨混粉进行冷压，冷压压强为250MPa，保压30s，形成压坯，所述压坯尺寸为Φ21mm×7mm；步骤4，热压烧结将所述压坯置入热压烧结炉中，通入氢气作为保护气体，升温至1000℃，保温时间3h，压强为30MPa，保温结束后随炉自然冷却至室温，即可获得高强高导Cu-Ti合金。经测试，合金导电率、硬度和弹性模量分别为49％IACS、230HV和143GPa。实施例3步骤1，称取原材料按质量百分比分别称取如下材料：平本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度高导电率Cu‑Ti合金，其特征在于，按质量百分比由以下组分组成：Cu 92‑97％，Ti 2‑4％，CuO 0.5‑2％，YH2 0.5‑2％，以上各组分质量百分比之和为100％。

【技术特征摘要】
1.一种高强度高导电率Cu-Ti合金，其特征在于，按质量百分比由以下组分组成：Cu92-97％，Ti2-4％，CuO0.5-2％，YH20.5-2％，以上各组分质量百分比之和为100％。2.一种高强度高导电率Cu-Ti合金的制备方法，其特征在于，具体操作步骤如下：步骤1，称取原材料按质量百分比分别称取如下材料：Cu粉92-97％，Ti粉2-4％，CuO粉末0.5-2％，YH2粉0.5-2％，以上各组分质量百分比之和为100％；步骤2，高能球磨将所述Cu粉、Ti粉、YH2粉和CuO粉在球磨机中，并加入无水乙醇、通入保护气体后进行高能球磨，得到球磨混粉；步骤3，压制将所述球磨混粉进行冷压，形成压坯；步骤4，热压烧结将所述压坯置入热压烧结炉中，通入保护气体，升温至900-1000℃，保温时间2-3h，压强为30-35MPa，保温结束后随炉自然冷却至室温，即可获得高强度高导Cu-Ti合金。3.根据权利要求2所述的一种高强度高导电率Cu-Ti合金的制备方法的制备方法，其特征在于，步骤2所述的高能球磨时，球料比为10:1，所述球磨机的转速为300-500rpm，球磨时间为55-65h。4.根据权利要求2所述的...

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