[发明专利]一种高强度高导电铜合金材料的制备工艺

说明书

本发明公开了一种高强度高导电铜合金材料的制备工艺，属于合金材料技术领域。包括以下工艺步骤，合金的熔炼；合金的拉制；合金的热处理；其中，合金的熔炼过程中加入一定量的铍‑铜中间合金和银‑铜中间合金，使铍含量为0.08wt％，银0.06wt％。使用该发明制备工艺制备出的高强度高导电铜合金材料，采用连续定向凝固技术与多种微量合金元素强化相结合的方式，在保持高导电率的前提下，使铜合金具有高的强度。使本合金材料可用于高性能插接件材料、电气工程开关触桥、集成电路引线框架、电气化铁路接触导线(电车线)、高脉冲磁场导体材料等。

技术领域

本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种高强度高导电铜合金材料的制备工艺。

背景技术

高强度和高导电性是一对相互矛盾的特性，对铜合金材料也不例外。目前，对于铜的强化方式有两种思路：一是引入第二强化相形成复合材料；二是引入合金元素强化铜基体而形成合金。

铜基复合材料可以分为原位合成铜基复合材料和非原位合成复合材料。原位合成铜基复合材料亦称自生铜基复合材料，是指往铜中加入一定的合金元素或化合物，通过一些工艺手段，使铜合金内部原位生成增强体——颗粒或纤维，与铜基体一起构成复合材料。铜基原位复合材料的原始组织一般为铜基体上均匀分布着树枝状后颗粒状的第二相，其微观组织经较大的形变后，第二相将形成纤维状，纤维内几乎没有位错，经接触则是高密度位错区。原位复合材料经过拉拔变形以及合适的机械热处理后，由于能够形成纤维结构，具有复合材料的组织和性能特点，纤维体可是其基体具有很高的强度和高的电导率。

非原位复合材料是指人为的在铜基体中加入增强相-纤维或颗粒，使之均匀的分布在铜基体中，增强相的存在使位错的运动阻力增大，从而使复合体得以强化.采用非原位合成技术制备的铜基复合材料由于综合了铜的良好导电、导热性及碳纤维的高比强度和比模量、低热膨胀系数及良好的润滑性，从而使该材料的强度和模量都远比铜及任何一种铜合金高，并且具有优良的传导性、减磨耐磨性、耐腐蚀等优点。虽然原位复合材料和非原位复合材料都可以达到高强和高导的要求，但因其生产成本很高且工艺控制困难，因而目前尚不具备高强度和高导电铜合金大规模生产的条件。

目前，为获得高强高导材料，通常使用的主要是析出强化、加工硬化和固溶强化相结合的强化方式。其中析出强化对材料强度的贡献最为显著，时效强化优点是在大幅度的提高材料强度地同时，对合金导电性的损害较小，时效析出强化在高强高导铜合金中获得了广泛的应用。当铜合金以固溶方式强化时，随着其中溶质原子含量增加，合金的屈服应力近似直线上升，固溶原子通过柯氏气团钉轧位错，提高材料的强度，但也会增加对电子的散射作用而损害材料的导电性。

根据金属电子理论可知，当电子波通过理想导体点阵时，将不产生散射，此时电阻为零。在晶体点阵完整性遭到破坏的地方，电子波会受到散射，这就是电阻的产生原因。由温度引起的晶格离子热振动、晶体中异类原子、位错、空位、晶界均会使理想点阵的周期性遭受破坏，降低金属的导电性。合金元素对铜合金导电性的影响主要包括两方面，首先是固溶于铜基体中的合金元素将引起铜合金的导电率下降，这是各类原子引起的铜晶格发生畸变而增加对电子散射作用的结果。

从上面分析我们已经知道，增加合金的强度和提高合金的导电率是一对相互制约的矛盾。目前，如Cu-Cr-Zr、铜-银等多种铜合金只是从添加合金元素方面来改善铜合金的性能，没有进一步在改善合金元素的同时改变合金的组织而使其具有高的导电性。

发明内容

本发明针对现有技术的状况，克服上述缺陷，提供一种高强度高导电铜合金材料的制备工艺。

本发明采用以下技术方案，所述一种高强度高导电铜合金材料的制备工艺，包括合金的熔炼；合金的拉制；合金的热处理；其中，合金的熔炼过程中加入一定量的铍-铜中间合金和银-铜中间合金，使铍含量为0.08wt％，银0.06wt％。

作为上述技术方案的进一步改进，采用连续定向凝固方式制备。