一种高强高弹钛铜系合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高强高弹钛铜系合金及其制备方法，属于有色金属加工领域。本发明专利技术提供的高强高弹钛铜系合金，按质量百分比计，包括：Ti：2.5～3.5％，Fe：0.15～0.25％，稀土元素：0～0.2％，微合金元素：0.1～0.5％和余量的Cu；所述微合金元素包括Sn、In和P中的一种或多种。实施例的结果显示，本发明专利技术提供的高强高弹钛铜系合金中不连续析出组织的体积分数小于10％，且晶粒内部含有弥散分布的纳米析出相，尺寸小于20nm，其抗拉强度≥900MPa，硬度≥285HV，断后伸长率A

【技术实现步骤摘要】
一种高强高弹钛铜系合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及有色金属
，尤其涉及一种高强高弹钛铜系合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]铍铜由于其优异的弹性和导电性能，被广泛应用在各类电子接触弹簧片及弹性元件中。但是铍铜在生产和使用过程中，会释放对人体及环境有害的氧化铍，长期接触有致癌风险，也不利于生态环境保护。钛青铜作为一种典型的时效强化型高强高弹合金，在环境友好的研究要求背景下，被认为是最有希望取代传统铍铜的一种合金。但是随着工业的发展，电子电气、精密仪器和高铁器件等领域对于铜合金的性能要求越来越高，钛青铜的抗拉强度、硬度及延伸率等已经难以满足工业的需求。
[0003]因此，提供一种抗拉强度、硬度及延伸率性能优异的钛铜合金，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高强高弹钛铜系合金及其制备方法，本专利技术提供的高强高弹钛铜系合金具有更高的抗拉强度、硬度及延伸率。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种高强高弹钛铜系合金，按质量百分比计，包括：Ti：2.5～3.5％，Fe：0.15～0.25％，稀土元素：0～0.2％，微合金元素：0.1～0.5％和余量的Cu；所述微合金元素包括Sn、In和P中的一种或多种。
[0007]优选地，按质量百分比计，所述高强高弹钛铜系合金包括：Ti：2.9～3.4％，Fe：0.17～0.23％，Y：0.01～0.06％，稀土元素：0.01～0.15％，微合金元素：0.1～0.2％和余量的Cu。
[0008]本专利技术提供了上述技术方案所述高强高弹钛铜系合金的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)将合金原料熔炼后浇铸，得到合金铸锭；
[0010](2)将所述步骤(1)得到的合金铸锭依次进行锻造、热轧和冷轧，得到轧制合金；
[0011](3)将所述步骤(2)得到的轧制合金依次进行钟罩退火、精轧开坯、连续退火、预精轧、固溶处理、精轧、时效处理和拉弯矫直，得到高强高弹钛铜系合金。
[0012]优选地，所述步骤(1)中熔炼的方式为真空熔炼，熔炼的温度为1200～1300℃。
[0013]优选地，所述步骤(2)中热轧的初轧温度为750～850℃，热轧的终轧温度≥520℃，热轧的总加工率为80～90％。
[0014]优选地，所述步骤(2)中冷轧的加工率为80～90％。
[0015]优选地，所述步骤(3)中钟罩退火的温度为400～600℃，钟罩退火的保温时间为1～4h。
[0016]优选地，所述步骤(3)中连续退火的温度为650～750℃，连续退火的速度为10～50m/min。
[0017]优选地，所述步骤(3)中固溶处理的温度为800～900℃，固溶处理的保温时间为5～20min。
[0018]优选地，所述步骤(3)中时效处理的温度为400～450℃，时效处理的保温时间为10～60min。
[0019]本专利技术提供了一种高强高弹钛铜系合金，按质量百分比计，包括：Ti：2.5～3.5％，Fe：0.15～0.25％，稀土元素：0～0.2％，微合金元素：0.1～0.5％和余量的Cu；所述微合金元素包括Sn、In和P中的一种或多种。本专利技术提供的高强高弹钛铜系合金中，Fe主要起析出强化和电磁屏蔽的作用，一方面，Fe与Ti能够形成Fe2Ti相，抑制不连续析出，在时效时析出提高合金的强度；另一方面，Fe作为Cu合金中常用的电磁屏蔽元素，能够提高电磁屏蔽效果，同时Fe元素的存在还能提高材料的摩擦磨损性能；稀土元素的加入能够解决Cu
‑
Ti合金熔炼时极易氧化造渣的问题，同时能够净化熔体，除渣除气，并在凝固时作为异质形核剂，细化晶粒；微合金元素既能增加固溶效果，又能减小晶粒尺寸，同时抑制不连续析出，在不损害合金导电性的情况下使合金的强度得到提升。实施例的结果显示，本专利技术提供的高强高弹钛铜系合金中不连续析出组织的体积分数小于10％，且晶粒内部含有弥散分布的纳米析出相，尺寸小于20nm，其抗拉强度≥900MPa，硬度≥285HV，断后伸长率A
11.3
≥6％，同时具有良好的抗软化性能、电磁屏蔽性能和抗应力松弛性能。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例1提供的高强高弹钛铜系合金的析出相透射图。
[0021]图2为本专利技术实施例1提供的高强高弹钛铜系合金的析出相透射图和纳米析出相衍射图。
具体实施方式
[0022]本专利技术提供了一种高强高弹钛铜系合金，按质量百分比计，包括：Ti：2.5～3.5％，Fe：0.15～0.25％，稀土元素：0～0.2％，微合金元素：≥0.1％和余量的Cu；所述微合金元素包括Sn、In和P中的一种或多种。
[0023]按质量百分比计，本专利技术提供的高强高弹钛铜系合金包括Ti：2.5～3.5％，优选为2.9～3.4％，更优选为3.0～3.2％。在本专利技术中，Ti元素能细化晶粒，并且能和铜结合形成稳定的弥散析出物，从而起到提高合金强度的作用，通过将Ti元素的含量控制在上述范围内，既可以保证Ti元素能够提高合金的强度，同时可以防止Ti元素含量过高对合金的延伸率和导电率造成影响。
[0024]按质量百分比计，本专利技术提供的高强高弹钛铜系合金包括Fe：0.15～0.25％，优选为0.17～0.23％，更优选为0.18～0.20％。在本专利技术中，Fe元素与钛元素能够形成Fe2Ti相，抑制不连续析出，进一步提高合金强度，并且Fe元素能够增强该合金材料的电磁屏蔽性能；将Fe元素的含量控制在上述范围内，既可以使铁元素含量充足，形成足够的第二相，并且抑制不连续析出效果明显，提高合金的强度，同时避免由于Fe元素过剩，形成脆性相，影响合金的加工性能。
[0025]按质量百分比计，本专利技术提供的高强高弹钛铜系合金包括稀土元素：0～0.2％，优选为0.01～0.15％，更优选为0.02～0.12％。在本专利技术中，所述稀土元素优选包括Y和/或La，更优选为Y和La。在本专利技术中，当稀土元素为Y和La时，按质量百分比计，所述Y的用量优选为0～0.1％，更优选为0.01～0.06％，进一步优选为0.02～0.05％，最优选为0.03～0.04％；所述La的用量优选为0～0.1％，更优选为0.01～0.06％，进一步优选为0.02～0.05％，最优选为0.03～0.04％。本专利技术通过加入稀土元素能够解决Cu
‑
Ti合金熔炼时极易氧化造渣的问题，同时能够净化熔体，除渣除气，并在凝固时作为异质形核剂，细化晶粒；将稀土元素的用量控制在上述范围内，既可以进一步提高合金的晶粒细化效果，又可以降低生产成本。
[0026]按质量百分比计，本专利技术提供的高强高弹钛铜系合金包括微合金元素：≥0.1％，优选为0.1～0.2％，更优选为0.12～0.18％，进一步优选为0.15％。在本专利技术中，所述微合金元素包括Sn、In和P中的一种或多种，优选为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强高弹钛铜系合金，按质量百分比计，包括：Ti：2.5～3.5％，Fe：0.15～0.25％，稀土元素：0～0.2％，微合金元素：0.1～0.5％和余量的Cu；所述微合金元素包括Sn、In和P中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的高强高弹钛铜系合金，其特征在于，按质量百分比计，所述高强高弹钛铜系合金包括：Ti：2.9～3.4％，Fe：0.17～0.23％，Y：0.01～0.06％，稀土元素：0.01～0.15％，微合金元素：0.1～0.2％和余量的Cu。3.权利要求1～2任意一项所述高强高弹钛铜系合金的制备方法，包括以下步骤：(1)将合金原料熔炼后浇铸，得到合金铸锭；(2)将所述步骤(1)得到的合金铸锭依次进行锻造、热轧和冷轧，得到轧制合金；(3)将所述步骤(2)得到的轧制合金依次进行钟罩退火、精轧开坯、连续退火、预精轧、固溶处理、精轧、时效处理和拉弯矫直，得到高强高弹钛铜系合金。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志成，韩淑敏，陈希春，张勇，李钊，吴存慧，娄行，陆添璐，
申请(专利权)人：国工恒昌新材料沧州有限公司，
类型：发明
国别省市：