一种基于复合塑形变形制备高电阻率铜镍合金的方法技术

本发明专利技术金属材料塑性成形领域，具体涉及一种基于复合塑形变形制备高电阻率铜镍合金的方法。包括如下步骤：(1)固溶淬火处理；以铜镍合金棒材为原材料，在800～850℃下保温1.5～2.5小时，然后淬火；(2)旋锻；进行应变量为2～3的旋锻变形，使晶粒大小达到直径为0.5～2微米级别；(3)室温轧制变形；在室温下对步骤(2)得到的铜镍合金棒材进行均匀轧制变形，根据铜镍合金的临界变形度控制下压量，总变形量达到80％以上，95％以下，使旋锻所得丝织构断开，获得高电阻率铜镍合金。本发明专利技术采用旋锻变形与室温轧制复合处理制备铜镍合金板材，该方法通过旋锻变形引入晶界与位错、再通过室温轧制使得旋锻中出现的丝织构断开，提高材料电阻率。提高材料电阻率。提高材料电阻率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于复合塑形变形制备高电阻率铜镍合金的方法


[0001]本专利技术金属材料塑性成形领域，具体涉及一种基于复合塑形变形制备高电阻率铜镍合金的方法。

技术介绍

[0002]白铜是主加元素为镍的合金。镍在铜中可无限固溶，形成固溶体。白铜较其他铜合金有更高的耐蚀性，其机械及物理性能都异常良好，镍含量超过20％颜色变为银白色，色泽美观，因而广泛的使用于造船、石油、化工、电器仪表、医疗器械、装饰工艺品等行业，白铜还可以应用于重要的电阻及热电偶合金。
[0003]锰白铜是一种精密电阻合金，其中BMn40
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1.5俗称康铜，含镍量为40％，因其电阻率高且电阻温度系数小，多用做电阻及热电偶材料。康铜在20℃时电阻率可达到490mΩ
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mm2/m。但是镍属于稀缺的战略物资，价格昂贵。随着国际局势的变化，镍价格一路上涨，截至2022年6月，镍的售价已达到187890元/吨，是电解铜(61743元/吨)的三倍。昂贵的原料价格限制了铜镍合金的应用。
[0004]经对现有技术的文献检索发现，Qingzhong Mao等人在《Composites Part B》(复合材料B部分231(2022)109567)上发表的“Enhancing strength and electrical conductivity of Cu
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Cr composite wire by two
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stage rotary swaging and aging treatments”(采用两级旋压和时效处理提高Cu
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Cr复合线材的强度和导电性)一文中，将直径28mm的Cu
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3.11％Cr圆棒在960℃固溶60min，然后在水中淬火。在室温下以每道次0.2～0.4mm的下压量进行多次旋锻至应变量4.5，辅以中间时效处理与最终时效处理，使得材料产生巨大变形，细化晶粒。实验结果表明旋锻处理后的样品极限抗拉强度及电阻率均获得了大幅度的提高，其中材料的电阻率提高了24％，但延伸性均显著下降。旋锻处理虽然能在材料中引入大量位错与晶界，但限于旋锻机的规格，最多只能锻至5mm，难以实现更进一步的变形。而且旋锻形成的丝织构存在电阻率的各向异性，材料平行于旋锻方向的电阻率远低于其他方向。
[0005]轧制是将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙，因受轧辊的压缩使材料截面减小，长度增加的压力加工方法，其工艺简单、操作方便，广为运用。进一步检索发现，Huadong Fu等人在《Materials Science&Engineering A》(材料科学与工程A刊，S0921
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5093(17)30743
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8)上发表的“Effect of rolling and aging processes on microstructure and properties of Cu
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Cr
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Zr alloy”(轧制和时效工艺对Cu
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Cr
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Zr合金组织和性能的影响)一文中指出，单步深冷轧制与室温轧制对所制得材料的电导率影响基本一致，轧制量低于90％之前，材料的电阻率均在提高。轧制量高于90％时，电阻率反而开始降低，轧制量达到90％时，材料电阻率提高了约7％。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于复合塑形变形制备高电阻率铜镍合金的方法。
[0007]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于复合塑形变形制备高电阻率铜镍合金的方法，包括如下步骤：
[0008]步骤(1)：固溶淬火处理；以铜镍合金棒材为原材料，在800～850℃下保温1.5～2.5小时，然后淬火；
[0009]步骤(2)：旋锻；进行应变量为2～3的旋锻变形，使晶粒大小达到直径为0.5～2微米级别；
[0010]步骤(3)：室温轧制变形；在室温下对步骤(2)得到的铜镍合金棒材进行均匀轧制变形，根据铜镍合金的临界变形度控制下压量，总变形量达到80％以上，95％以下，使旋锻所得丝织构断开，获得高电阻率铜镍合金。
[0011]进一步的，步骤(1)中的棒材通过铜镍合金铸锭锻造、拉拔得到。
[0012]进一步的，步骤(1)中的保温时间为2小时。
[0013]进一步的，步骤(1)中铜镍合金棒材的尺寸为20～60mm，长度为0.5～3m。
[0014]进一步的，步骤(2)中的旋锻每道次的下压量为0.3～0.5mm，旋锻的转速为150～170r/min。
[0015]进一步的，步骤(3)中轧制每道次的轧下量为0.3～0.5mm。
[0016]进一步的，步骤(3)中的轧制采用常规双辊轧机。
[0017]一种高电阻率铜镍合金，采用上述的方法制备。
[0018]本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：
[0019]1.本专利技术采用旋锻变形与室温轧制复合处理制备铜镍合金板材，该方法通过旋锻变形引入晶界与位错、再通过室温轧制使得旋锻中出现的丝织构断开，提高材料电阻率。
[0020]2.本专利技术采用旋锻变形与室温轧制变形制备铜镍合金板材，对设备要求不高，方法简单易行，可重复性强，能进行大批量工业化生产。
[0021]3.本专利技术使用旋锻变形，该变形方式下，材料的应力状态更软，能承受更大的变形，引入更多位错。
[0022]4.本专利技术制备的铜镍合金板材综合力学性能良好，各种应用环境下能够承受较大的变形。
[0023]5.本专利技术制备的铜镍合金板材电阻率高，耗镍量更低，能有效降低成本，满足实际的应用需求。
附图说明
[0024]图1为旋锻实施装置示意图。
[0025]图2为轧制变形实施装置示意图。
[0026]图3实施例RD面晶界示意图。
[0027]图4实施例拉伸曲线图。
[0028]图5实施例电阻率变化图。
[0029]图6实施例TD面光学金相图像。
具体实施方式
[0030]参照各附图，下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案
为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0031]本专利技术以B30合金棒材为例，给出详细的实施方式和具体操作，以下实施例涉及四步工序包括：固溶淬火处理、旋锻变形处理、室温轧制变形处理，其中：
[0032]步骤一：将成分为30wt％Ni,70wt％Cu的B30白铜合金铸锭锻造成直径40mm，长度1m的棒材。在变形处理前，棒材在850℃空气循环炉中均质2h，然后用纯净水进行淬火，得到的材料RD面微观结构如图3a)所示。
[0033]步骤二：将所得的粗晶铜合金棒材进行旋锻处理，根据棒材原始晶粒尺寸设计变形速率、变形道次。以步骤一所得棒材为实施例，在室温下以0.4mm每道次的下压量在旋锻机中以160r/min的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于复合塑形变形制备高电阻率铜镍合金的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)：固溶淬火处理；以铜镍合金棒材为原材料，在800～850℃下保温1.5～2.5小时，然后淬火；步骤(2)：旋锻；进行应变量为2～3的旋锻变形，使晶粒大小达到直径为0.5～2微米级别；步骤(3)：室温轧制变形；在室温下对步骤(2)得到的铜镍合金棒材进行均匀轧制变形，根据铜镍合金的临界变形度控制下压量，总变形量达到80％以上，95％以下，使旋锻所得丝织构断开，获得高电阻率铜镍合金。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中的棒材通过铜镍合金铸锭锻造、拉拔得到。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔鹏，梁宁宁，赵永好，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：