[发明专利]一种含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料及其制备方法

权利要求书

1.一种含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料，其特征在于：所述含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料中Cu元素的含量为70-98wt％，石墨烯态的含量为1-1.5wt％，其余为Nb、Ag或者两者的混合物，所述含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料采用固液双相凝固结合半固态铸造技术，并将纯铌粉和/或纯银粉和石墨烯粉加入合金熔体，在快速凝固过程中形成固溶体，并通过拉拔、轧制工艺制备出显微组织细化致纳米级别的铜基合金；

其中，所述含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料的制备方法为：(1)以纯铜锭、纯铌锭/纯银锭、纯铜粉末/纯铌粉末/纯银粉末、石墨烯粉末为原料，其成分组成为纯铜锭为65-97wt％、纯铌锭/纯银锭1-30wt％、纯铜粉末/纯铌粉末/纯银粉末1-5wt％，石墨烯粉末1-1.5wt％，总量为100％，其中纯铜粉末/纯铌粉末/纯银粉末的颗粒直径为0.05-100μm，并且经过还原处理取出其表面氧化物；

(2)首先将纯铜锭、纯铌锭/纯银锭混合后加热至1050-1700℃，使其融化成合金熔体，保温10min后，采用氩气保护熔体液面，并且加入纯铜粉末/纯铌粉末/纯银粉末、石墨烯粉末，采用机械搅拌方式对合金熔体充分搅拌1-5min，同时将合金熔体温度降低至900-1600℃，并保温10-15min，使合金熔体迅速凝固并且形成半固态混合组织的熔体；

(3)将半固态混合组织的熔体浇注到采用循环水冷却的磨具中制备形成铸锭，以50-200℃/min的速度冷却至室温，得到含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料。

2.根据权利要求1所述的一种含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料，其特征在于：所述含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料中晶粒尺寸为1-30μm，导电率高于75-100％IACS，抗拉强度为600-1700MPa。

3.一种含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)以纯铜锭、纯铌锭/纯银锭、纯铜粉末/纯铌粉末/纯银粉末、石墨烯粉末为原料，其成分组成为纯铜锭为65-97wt％、纯铌锭/纯银锭1-30wt％、纯铜粉末/纯铌粉末/纯银粉末1-5wt％，石墨烯粉末1-1.5wt％，总量为100％，其中纯铜粉末/纯铌粉末/纯银粉末的颗粒直径为0.05-100μm，并且经过还原处理取出其表面氧化物；

(2)首先将纯铜锭、纯铌锭/纯银锭混合后加热至1050-1700℃，使其融化成合金熔体，保温10min后，采用氩气保护熔体液面，并且加入纯铜粉末/纯铌粉末/纯银粉末、石墨烯粉末，采用机械搅拌方式对合金熔体充分搅拌1-5min，同时将合金熔体温度降低至900-1600℃，并保温10-15min，使合金熔体迅速凝固并且形成半固态混合组织的熔体；

(3)将半固态混合组织的熔体浇注到采用循环水冷却的磨具中制备形成铸锭，以50-200℃/min的速度冷却至室温，得到含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料。

4.根据权利要求3所述的一种含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，纯铜粉末的颗粒直径为0.05-100μm，纯铌粉末的颗粒直径为0.5-30μm，纯银粉末的颗粒直径为25-50nm，石墨烯粉末的直径为20nm，厚度为5碳原子厚度。

5.根据权利要求3所述的一种含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料中Cu元素的含量为80-97wt％，石墨烯态的含量为1-1.5wt％，Nb元素为2-20％，总量为100％。

6.根据权利要求3所述的一种含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料中Cu元素的含量为70-97wt％，石墨烯态的含量为1-1.5wt％，Ag元素为2-30％，总量为100％。