[发明专利]一种软/硬丝状结构纯铜-黄铜复合线材的制备方法

说明书

本发明公开了软/硬丝状结构的纯铜‑黄铜复合线材的制备方法。该方法首先将厚度为0.5～3mm纯铜及黄铜板材进行多层交替堆叠，接着利用扩散压力焊处理将其紧密焊接在一起；沿纵向切片并旋转一定角度后交替堆叠进行二次扩散压力焊，最终通过旋转轧制及退火处理获得具有软/硬丝状结构的纯铜‑黄铜复合线材。本发明获得的软/硬丝状结构的纯铜‑黄铜复合线材的界面结合紧密，无裂纹，无孔洞等缺陷。

技术领域

本发明属于结构材料制备领域，具体涉及一种软/硬丝状结构纯铜-黄铜复合线材的制备方法。

背景技术

铜及铜合金是人类成功制备并广泛应用最早的金属材料之一，其广泛应用于电力、机械、建筑及国防工业等领域。随着工业技术的持续提升，社会对高性能金属结构材料需求进一步提升，尤其对铜及铜合金等传统金属材料的强韧性匹配提出了更高的要求。纯铜具有优异的导电导热性，然而其强度较低(粗晶态抗拉强度约为200MPa)，限制了它的进一步应用。在纯铜中加入Zn，Ni，Sn等元素形成铜合金可以提高其强度。然而，常用铜合金不仅冶炼工艺复杂、能耗及环境污染较大，而且其强度提升效果也比较有限。以H62黄铜为例，其抗拉强度一般在300MPa左右，同样限制了其作为结构材料的应用领域。

近年来，Wu等人(PNAS,2015,112(47):14501-14505.)提出一种具有高强高塑性的层状异构钛合金材料。该材料通过调控材料内部的软/硬相分布，获得一种软/硬相以层状形式分布的异构材料。在变形过程中，通过异构层状结构界面的协调作用，能够在一定程度上提高材料的强度和韧性。Ma等人(Scripta Materialia,2015,103:57-60.)采用冷变形+退火的工艺制备出了多层纯铜及黄铜的复合板材，分析结果表明：多层纯铜-黄铜复合板材具有优异的力学性能，主要归因于软/硬界面处协调变形时所产生的额外的强化。然而，这种方法制备的多层材料存在着较多的弊端。一方面，依赖冷变形很难将两种金属有效结合，在变形的过程中易出现裂纹和界面结合性差而导致的材料利用率低的问题；另一方面，多层复合材料界面有限，界面强化作用也受到一定程度的限制。因而，寻求一种新的制备方法制备出界面比例高，结合性优良的材料，对研究传统材料的强韧性及工业生产具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供了一种软/硬丝状结构纯铜-黄铜复合线材的制备方法。

实现本发明所采用的技术方案是：

一种软/硬丝状纯铜-黄铜复合线材的制备方法，包括以下步骤：

(1)纯铜及黄铜板材切割及表面去氧化层

将厚度为0.5～3mm纯铜及黄铜板材切割成相同的尺寸，对其表面先进行机械打磨、抛光，清理表面氧化层，使其表面粗糙度Ra1.0μm，之后放入丙酮溶液中清洗10～30min，最后冷风风干。

所使用的纯铜为工业T2牌号纯铜，其化学成分(wt.％)要求为：Cu+Ag99.90，黄铜为工业H62牌号黄铜，其化学成分(wt.％)要求为：Cu:60.5～63.5,Fe≤0.15,Pb≤0.08,Sb≤0.005,Bi≤0.002,P≤0.01,余量为Zn。

(2)扩散压力焊处理

将上述去除氧化层的纯铜及黄铜板材依次交替堆叠放入压力系统内并抽真空后充氩气进行保护，在纯铜及黄铜堆叠板材之间施加正向压力，压力值为0.5～3MPa，接着以10℃/min的升温速率将系统温度升高到800～950℃，保温1～5h，随炉冷却至室温取出。

交替堆叠的层数至少为4层且为偶数层。

真空度抽至10^-3Pa后通入氩气进行保护。

(3)纵向切片及二次扩散压力焊