銅基合金復合材料及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種銅基合金復合材料，其化學成分重量百分比為：Ｃｏ：０．３６～２．２％，Ｃｅ：０．０３～０．３３％，Ｂｅ：１．１７～１．８８％，余量為Ｃｕ。其銅基合金復合材料的制備方法是由真空熔煉制得Ｃｕ合金。將ＢｅＣｕ合金帶材，Ｃｕ合金帶材真空進行退火，然后將片材和Ｃｕ合金片材進行表面處理后，對ＢｅＣｕ／Ｃｕ合金進行疊層，用純Ｃｕ將疊層完全包覆，將包覆的疊層在木炭保護下，進行退火，然后進行熱軋和冷軋，制得復合成片材。得到最佳性能的復合材料，其顯微硬度ＨＶ達２００～２２６；抗拉強度達８７２～９０３ＭＰａ；屈服強度達７２２～７５４ＭＰａ；電阻率達７．６９μΩ.ｃｍ。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及金屬基復合材料科學領域，特別是涉及一種高彈性、高強度、高導的銅基復合材料及其制備方法。
技術介紹
隨著航天、航空、船舶等工業的迅猛發展，對繼電器的各項技術指標和環境適應能力提出了更高的要求。從國內繼電器的發展趨勢來看，小型化、高負載、高環境適應能力是今后的發展方向，如某型號用1/5晶體罩繼電器(15.5mm×8.2mm×8.2mm)要求觸點負載DC28V、10A，且在環境溫度為-65～+125℃條件下正常工作。現有電磁繼電器簧片彈性材料-銀鎂鎳合金已經很難滿足使用要求，特別是銀鎂鎳合金在超過200℃條件下使用時的性能穩定性直接影響型號的可靠性。國內電磁繼電器在型號工程上已經廣泛使用，隨著國內材料性能和工藝水平的提高，電磁繼電器的指標有了明顯提高，但是，與國外同類產品相比還有較大差距，主要體現為負載能力和力學性能指標偏低。現用彈性材料鈹青銅帶的導電性能、強度以及高溫穩定性制約著產品性能的進一步提高。國外在繼電器接觸簧片的材料研究方面已經有所突破，80年代后期，前蘇聯、美國開始大量使用Cu-Ni-Al、Cu-Ni-Si等新型彈性銅合金。合金的上限工作溫度可達200℃，在淬火狀態下合金具有可塑性，時效處理后有較高的彈性和硬度，綜合性能優于鈹青銅或銀鎂鎳合金，但其機械強度較差、電阻率相對較高。多元合金材料存在較難克服的各種缺點，復合材料通過多年的迅速發展，越來越被材料科學工作者重視。因此研制一種高強度、高導電性能、高彈性、耐高溫的復合彈性材料有利于提高型號用繼電器的可靠性，促進型號小型化、現代化。同時新材料的研制成功，不僅可以為新型號的研制提供技術支持，也可以為現行的繼電器結構改造提供技術支持。
技術實現思路
本專利技術能夠提高電磁繼電器的負載能力和力學性能指標，提高其導電性能、強度以及高溫穩定性。為此，采用以下技術方案將Cu合金與BeCu合金進行疊層，制得復合材料。其中，Cu合金中Co6～10％，Ce0.5～1.5％，余量為Cu(重量百分比)；BeCu合金中Be1.5～2％，余量為Cu(重量百分比)。根據Cu合金與BeCu合金不同的層數，來調節Cu合金與BeCu合金的成份比，最終復合材料的重量百分比為Co0.33～2.2％，Ce0.03～0.33％，Be1.17～1.88％，余量為Cu，其結構為Cu與BeCu合金相互疊合的層狀。具體的工藝流程及工藝參數如下1、真空熔煉制得Cu合金，澆鑄成錠，并軋制成帶材，將BeCu合金帶材，Cu合金帶材裁成長度和寬度分別相等的片材。2、用真空爐在600℃～800℃溫度下對Cu合金片材進行退火1～5小時，然后真空冷卻至室溫。3、將BeCu合金片材和Cu合金片材進行表面處理后，對BeCu/Cu合金進行疊層，疊層的厚度為10mm～30mm。4、用純Cu將疊層完全包覆，將包覆的疊層在木炭保護下，在600℃～900℃下進行退火1～6小時，然后進行熱軋和冷軋制得復合片材。本專利技術的技術方案中，決定復合材料界面層成份和厚度的工藝過程是本研究的關鍵。熱軋制過程和軋制型材的熱處理，決定了復合錠坯金屬間發生界面擴散反應的速度和最終界面層厚度。因此控制熱軋制及熱處理工藝條件是本研究的關鍵。本專利技術研究了銅合金基體成分和復合成分、CuBe1.9/Cu合金復合材料界面微觀結構(相組成、界面層厚度等)對復合材料電學性能、力學性能等的影響、CuBe1.9/Cu合金復合材料錠坯的熱軋制工藝研究、CuBe1.9/Cu合金復合材料型材的制備和熱處理工藝研究、研究了CuBe1.9/Cu合金復合材料的成分和工藝參數對復合材料微觀組織結構以及性能的影響規律。在上述研究的基礎上，篩選出最佳的合金配方和工藝條件參數，獲得了較好的性能指標。各項性能指標達到了最佳狀態。實施例1的顯微硬度HV達190～212；抗拉強度達803～864MPa；屈服強度達652～691MPa；電阻率達7.16μΩ·cm。實施例2的顯微硬度HV達362～386；抗拉強度達1142～1224MPa；屈服強度達913～1077MPa；電阻率達7.37μΩ·cm。顯實施例3的微硬度HV達200～226；抗拉強度達872～903MPa；屈服強度達722～754MPa；電阻率達7.69μΩ·cm。具體實施例方式實施例1外購0.29mm厚的BeCu合金帶材。Cu合金由真空熔煉制得，澆鑄成錠，并軋制成0.1mm厚的帶材。將BeCu合金，Cu合金帶材裁成長度和寬度分別相等的片材。用真空爐在600℃～800℃溫度下對Cu合金片材進行退火1～2小時，然后真空冷卻至室溫。將BeCu合金片材和Cu合金片材進行表面處理后，對BeCu/Cu合金進行疊層，疊層的厚度為10mm～30mm。用0.5mm～1mm厚的純Cu將疊層完全包覆。將包覆的疊層(木炭保護)在600℃～800℃下進行退火1～3小時，然后進行熱軋制復合。軋至1～3mm后，淬火，道次變形量為10～20％。冷軋，道次變形量為10～18％，最終軋制成0.4mm厚的片材。最終復合材料的重量百分比為Co0.36～0.8％，Ce0.03～0.12％，Be1.38～1.88％，余量為Cu。得到復合材料的最佳性能顯微硬度HV達190～212；抗拉強度達803～864MPa；屈服強度達652～691MPa；電阻率達7.16μΩ·cm。實施例2外購0.29mm厚的BeCu合金帶材。Cu合金由真空熔煉制得，澆鑄成錠，并軋制成0.1mm厚的帶材。將BeCu合金，Cu合金帶材裁成長度和寬度分別相等的片材。用真空爐在650℃～750℃溫度下對Cu合金片材進行退火1～2小時，然后真空冷卻至室溫。將BeCu合金片材和Cu合金片材進行表面處理后，對BeCu/Cu合金進行疊層，疊層的厚度為13mm～16mm。用0.5mm～1mm厚的純Cu將疊層完全包覆。將包覆的疊層(木炭保護)在600℃～900℃下進行退火1～3小時，然后進行熱軋制復合。軋至1～3mm后，淬火，道次變形量為10～20％。冷軋，道次變形量為10～18％，最終軋制成0.4mm厚的片材。最終復合材料的重量百分比為Co0.72～1.4％，Ce0.06～0.21％，Be1.29～1.76％，余量為Cu。得到復合材料的最佳性能顯微硬度HV達362～386；抗拉強度達1142～1224MPa；屈服強度達913～1077MPa；電阻率達7.37μΩ·cm。實施例3外購0.29mm厚的BeCu合金帶材。Cu合金由真空熔煉制得，澆鑄成錠，并軋制成0.1mm厚的帶材。將BeCu合金，Cu合金帶材裁成長度和寬度分別相等的片材。用真空爐在600℃800℃溫度下對Cu合金片材進行退火1～5小時，然后真空冷卻至室溫。將BeCu合金片材和Cu合金片材進行表面處理后，對BeCu/Cu合金進行疊層，疊層的厚度為10mm～30mm。用0.5mm～1mm厚的純Cu將疊層完全包覆。將包覆的疊層(木炭保護)在600℃～800℃下進行退火1～6小時，然后進行熱軋制復合。軋至1～3mm后，淬火，道次變形量為10～20％。冷軋，道次變形量為10～18％，最終軋制成0.4mm厚的片材。最終復合材料的重量百分比為Co1.2～2.2％，Ce0.1～0.33％，Be1.17～1.6％，余量為Cu。得到復合材料的最佳性能顯微本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種銅基合金復合材料，其特征在于其化學成分重量百分比為：Ｃｏ：０．３６～２．２％，Ｃｅ：０．０３～０．３３％，Ｂｅ：１．１７～１．８８％，余量為Ｃｕ，其結構為Ｃｕ與ＢｅＣｕ合金相互疊合的層狀。

【技術特征摘要】
1.一種銅基合金復合材料，其特征在于其化學成分重量百分比為Co0.36～2.2％，Ce0.03～0.33％，Be1.17～1.88％，余量為Cu，其結構為Cu與BeCu合金相互疊合的層狀。2.一種如權利要求1中所述的銅基合金復合材料的制備方法，其特征在于由下列步驟構成(一)真空熔煉制得Cu合金，澆鑄成錠，并軋制成帶材，將BeCu合金帶材，Cu合金帶材裁成長度和寬度分別相等的片材。(二)用真空爐在600℃～800℃溫度下對Cu合金片材進行退火1～5小時，然后真空冷卻...

【專利技術屬性】
技術研發人員：管偉明，樊友煜，張昆華，陳松，
申請(專利權)人：貴研鉑業股份有限公司，
類型：發明
國別省市：53[中國|云南]