一种高性能Cu-Hf-RE合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种新型高性能Cu

【技术实现步骤摘要】
一种高性能Cu
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Hf
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RE合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于高强高导铜合金
，涉及一种新型高性能Cu
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Hf
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RE合金。
[0002]本专利技术还涉及一种新型高性能Cu
‑
Hf
‑
RE合金的制备方法。

技术介绍

[0003]对聚变电站偏滤器、高热通量散热器以及高速列车接触线等严苛服役环境的铜材料零部件，要求材料同时具备高强(室温/高温强度)、高导、高热稳定性以及高延伸率等性能，对铜材料综合性能提出了更高要求。
[0004]因此，以Cu
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Cr、Cu
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Zr、Cu
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Fe、Cu
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Ni等材料为基础，国内外相继开发了多种铜合金，此类铜合金通常多为固溶、形变和时效后获得优良综合性能。但依然面临导电率和强度、室温强度和高温强度、强度和热稳定性相互矛盾等几大难题，因而近些年在成分设计和工艺选择上进行了深入研究。
[0005]在沉淀析出型铜合金中，固溶于α
‑
Cu晶格中的合金元素可通过时效以纳米颗粒形式脱溶析出，使其强度与导电率同时提升，进而获得高强度与高导电协同匹配。其综合性能提升幅度，沉淀析出相，主要跟沉淀析出相物理性能、析出形貌(及尺寸)以及析出相与基体的位向关系等密切相关。例如Cu
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Cr
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Zr、Cu
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Co、Cu
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Ni
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Si和Cu
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Fe
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P等析出强化铜合金，因析出相类型、形貌及尺寸差异导致性能各有优劣。针对上述问题，有必要研发一种新型铜合金材料，使其兼备优良综合性能，以适应更严苛、更复杂环境的应用需求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是研究一种具有优异综合性能和长寿命的铜合金材料,制备出高强高导协同匹配的铜合金，同时具备较高的热稳定性和高温强度。
[0007]本专利技术所采用的第一个技术方案是，一种新型高性能Cu
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Hf
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RE合金，按质量百分比包括0.1wt.％～1.5wt.％Hf，0.04wt.％～0.2wt.％RE，RE为稀土元素，余量为Cu，各组分之和为100％。
[0008]本专利技术第一个技术方案的特点还在于：
[0009]其中Hf元素采用纯Hf或Cu
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Hf合金引入，所述RE元素采用纯RE或Cu
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RE合金引入，稀土元素为La、Ce、Y或Sc。
[0010]本专利技术所采用的第二个技术方案是，一种新型高性能Cu
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Hf
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RE合金的制备方法，具体按以下步骤实施：
[0011]步骤1，按质量百分比称取0.1wt.％～1.5wt.％Hf，0.04wt.％～0.2wt.％RE，余量为Cu，各组分之和为100％，然后进行熔炼，并浇铸成锭；
[0012]步骤2，将步骤1得到的铸锭进行均匀化处理；
[0013]步骤3，将步骤2得到的样品进行热变形及固溶处理；
[0014]步骤4，将步骤3得到的固溶样品进行形变热处理。
[0015]本专利技术第二个技术方案的特点还在于：
[0016]其中步骤1中熔炼温度为1200℃～1400℃，达到设定温度后保温5～30min后浇铸；
[0017]其中步骤2中均匀化温度为800℃～980℃，均匀化时间为0.5h～3h；
[0018]其中步骤3中热机械变形的温度为850℃～950℃，热变形的变形量为20％～90％；
[0019]其中步骤3中固溶温度为800℃～980℃，固溶时间为0.5h～3h，固溶后快速冷却；
[0020]其中步骤4中形变热处理中的温度为300℃～600℃，热处理时间为0.5h～3h，变形量为0～90％。
[0021]本专利技术的有益效果是：
[0022]本专利技术提供了一种成分和工艺简单、综合性能优良且性能稳定的新型Cu
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Hf
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RE铜合金，材料经熔炼、均匀化、热变形及形变热处理工艺制得，所得材料室温抗拉强度≥580MPa，导电率>80％IACS，500℃高温拉伸的抗拉强度>260MPa，软化温度>560℃，延伸率>12％的综合性能优异的铜合金材料。
附图说明
[0023]图1为本专利技术一种新型高性能Cu
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Hf
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RE合金的制备方法中实施例1所得铜合金材料热轧后的金相组织图；
[0024]图2为本专利技术一种新型高性能Cu
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Hf
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RE合金的制备方法中实施例3所得铜合金材料时效后的透射电镜图，其中(a)为明场，(b)为暗场；
[0025]图3为本专利技术一种新型高性能Cu
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Hf
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RE合金的制备方法中实施例4所得铜合金材料的拉伸应力
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应变曲线。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0027]本专利技术提供了一种新型高性能Cu
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Hf
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RE合金，按质量百分比包括0.1wt.％～1.5wt.％Hf，0.04wt.％～0.2wt.％RE，余量为Cu，各组分之和为100％；
[0028]Cu原料为无氧Cu；Hf原料优选为Cu
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Hf中间合金，Cu
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Hf中间合金中Hf含量在4wt.％～8wt.％之间；稀土元素RE原料优选为Cu
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RE中间合金，RE元素有Ce、Y、Sc和La等，Cu
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RE中间合金中RE元素含量在1wt.％～10wt.％之间。
[0029]本专利技术中所采用的Cu
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Hf中间合金和Cu
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RE中间合金均由无氧Cu、纯Hf和纯RE元素经真空感应熔炼制得，熔炼温度为1200℃～1400℃，真空度为5
×
10
‑3Pa，熔炼过程由氩气保护。
[0030]Cu
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Hf
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RE合金中Hf元素含量为0.1wt.％～1.5wt.％；Cu
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Hf
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RE合金中RE元素含量为0.04wt.％～0.2wt.％；
[0031]本专利技术还提供了一种新型高性能Cu
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Hf
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RE合金的制备方法，通过熔铸、均匀化处理、热轧、固溶、单级时效和多级时效制备出综合性能优异的铜合金。
[0032]实施例1
[0033]本实施例中Cu
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Hf合金材料按质量百分比计算，其合金成分为Hf：0.9w本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型高性能Cu
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Hf
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RE合金，其特征在于，按质量百分比包括0.1wt.％～1.5wt.％Hf，0.04wt.％～0.2wt.％RE，RE为稀土元素，余量为Cu，各组分之和为100％。2.根据权利要求1所述的一种新型高性能Cu
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Hf
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RE合金，其特征在于，所述Hf元素采用纯Hf或Cu
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Hf合金引入，所述RE元素采用纯RE或Cu
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RE合金引入，稀土元素为La、Ce、Y或Sc。3.根据权利要求2所述的一种新型高性能Cu
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Hf
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RE合金，其特征在于，所述Cu原料为无氧Cu。4.一种新型高性能Cu
‑
Hf
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RE合金的制备方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：步骤1，按质量百分比称取0.1wt.％～1.5wt.％Hf，0.04wt.％～0.2wt.％RE，余量为Cu，各组分之和为100％，然后进行熔炼，并浇铸成锭；步骤2，将步骤1得到的铸锭进行均匀化处理；步骤3，将步骤2得到的样品进行热变形及固溶处理；步骤4，将步骤3得到的固溶样品进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜伊辉，蔡鹏涛，张兴德，曹飞，王炜，邹军涛，肖鹏，梁淑华，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：