[发明专利]超细晶铜钛合金线材的制备方法

说明书

超细晶铜钛合金线材的制备方法，包括钛粉制备，将粉末状四氯化钛与液态金属钠反应生成纳米级钛粉；将上述钛粉与铜粉按比例混合后，再加特定比例稀土钇混合搅拌，等静压制成铜钛合金坯锭；将上述铜钛合金坯锭放置在陶瓷模中，在烧结温度950℃～1050℃，烧结炉中烧结50～70分钟，使钛、铜原子能在纳米级进行完全合金化；将经烧结合金化的铜钛坯锭水封挤压固溶；将经水封挤压固溶的铜钛坯锭进行二次形变热处理；成品检验合格的铜钛合金线材的钛结晶颗粒为10～60nm，具有强度高、导电率良好，弹性优良等特性。

技术领域

本发明涉及铜钛合金材料制备及工艺领域，具体一种超细晶铜钛合金线材制备方法。

背景技术

铜钛合金为一种超强铜系合金，相较于一般的铜合金，具超高抗拉强度、弹性和耐高温软化性能，还具有良好的导电、导热、无磁和冲击无火花等性能。可用于制造引线框架材料、弹性材料接插件、弹簧连接器等。在电子信息、汽车、通讯工业、军工业以及飞机制造业等产业领域的应用前景广阔。现在铜合金锭坯主要是传统的熔铸法，但传统的熔铸法无法铸造出纳米级别的铸态晶粒组织。CN104674054A公开一种高强度铜钛合金及其制造方法，通过添加第三合金元素Al、Sn和Zn，得到钛铜合金铸锭，采用TiAl金属间化物为协同增强折出相，提高合金第二相折出效果，经固溶处理、冷轧和时效处理，其组成和方法不注意使铸态晶粒细化，提高抗拉强度、延伸率和导电率的效果不明显。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种钛铜锭坯制备技术。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种超细晶铜钛合金线材的制备方法。制备的钛铜合金具有良好的加工性能，同时合金强度高，导电率良好，弹性优良，高温耐应力松弛特性好等特点。

超细晶铜钛合金线材的制备方法，其特征包括以下步骤：

1）钛粉制备：粉末状四氯化钛和固态金属钠的重量比例为2.0～2.5：1，首先将四氯化钛放置于加保护惰性氩气的密闭蒸气炉中进行气化，同时将金属钠放置真空炉中使金属钠液化，然后将气态的四氯化钛和液态钠分别通过管道交汇至密封反应炉，产生置换反应生成纳米级别的钛和氯化钠，最后经过水塔清洗、烘干塔烘干得到纳米级纯钛粉；

2）模压制铜钛坯锭：将制备的纯钛粉与铜粉按重量比例1：30～45加入搅拌炉混合，再加入上述原料总重量的0.001%～0.01%稀土钇，抽真空后进行搅拌，然后到压机中进行等静压制成柱状坯锭；

3）铜钛坯锭烧结：将经过等静压制后的柱状坯锭放置在陶瓷模中，然后将装有坯锭的陶瓷模放入烧结炉中进行烧结，通入还原性氢气，烧结时间为50～70分钟，烧结温度控制铜钛合金的固液两相区温度950℃～1050℃，使钛、铜原子能在纳米级范围内进行扩散，组织达到合金化；

4）铜钛坯锭水封挤压：挤压速度为7～10mm/s，挤压温度800～900℃，挤压规格为Φ18～32mm，挤压棒出口时进行水封淬火固溶；

5）半成品形变后的热处理：辊底炉温度升至一级阶梯时效温度400～460℃，保温0.5～1h；然后将温度降至二级阶梯时效温度360～390℃，保温3h，使合金组织晶粒更均匀，导电性和强度更好；

6）成品检验。

作为改进，所述步骤1）气态四氯化钛与液态钠按照重量比2.2:1，四氯化钛气化的温度控制在200~500℃，金属钠液化温度控制为200~500℃，密封反应炉通入惰性氩气保护。

所述步骤1）经过水塔清洗、烘干塔烘干得到干燥的纳米级别纯钛粉，是将反应生成的纳米级钛粉末和氯化钠混合物传送至水塔，混合物经过水塔后氯化钠溶于水中，纳米钛粉末过滤后再传送至烘干塔中，钛粉从烘干塔顶部进入，经过螺旋轨道逐渐降至塔底，干燥塔中通入氩气，干燥塔烘干温度为500~700℃。