[发明专利]一种Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Cu‑Fe‑Re原位复合强化铜合金材料及其制备方法，所述Cu‑Fe‑Re原位复合强化铜合金材料含有以下重量百分比的化学成分：Fe：5‑16％，Re：0.02‑0.12％，余量为Cu及不可避免的杂质；所述Re为La与Ce的混合物；采用熔炼—电磁连铸—热挤压—冷拔—一次退火—冷拔—中间退火—冷拔—成品退火的工艺进行制备，发明提供的Cu‑Fe‑Re原位复合强化铜合金材料的抗拉强度≧700MPa、延伸率≧7％、维氏硬度≧190HV、电导率≧60％IACS、100KHz‑10GHz下的电磁屏蔽性能≥80dB，具有高强度，高导电、导热性，且制备工艺简单，成本低。

技术领域

本发明属于铜合金技术领域，具体涉及一种Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料及其制备方法。

背景技术

高强高导铜合金是微电子、信息通讯、交通工业、国防军工不可或缺的关键材料。制备高强度、高导电性的铜合金仍然是目前的研究重点。我国在此领域研究起步较晚，工业所需的高性能铜合金主要依赖进口，而我国是铜资源大国，拥有众多的铜加工企业，因此，对高性能铜合金进行研究开发，逐步建立拥有自主知识产权的铜合金材料体系具有重要意义。

研发高性能铜合金的主要难点在于材料的强度和电导率难以兼顾，强度的提高常以损失电导率为代价。大量研究发现Cu-Nb、Cu-Ta、Cu-Cr、Cu-Fe等二元铜合金具有良好的强度和导电性的配合。其中熔点较低、成本合理、强化效果好的Fe元素将是铜基原位复合材料的理想第二组元。研究者希们望通过增加Fe元素的含量进一步提升合金的强度，但由于Fe元素在Cu基体中固溶度小，随着Fe含量的升高，不溶的Fe相会在Cu基体中形成大范围的偏聚，对性能造成十分不利的影响。且Fe元素在熔炼过程中极易发生偏析，对感应熔炼炉的电磁搅拌和电磁连铸要求很高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料及其制备方法，所述Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料具有高强度，高导电、导热性，且制备工艺简单，成本低。

本发明采取的技术方案如下：

一种Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料，所述Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料含有以下重量百分比的化学成分：Fe：5-16％，Re：0.02-0.12％，余量为Cu及不可避免的杂质；所述Re为La与Ce的混合物。

所述La与Ce的质量比为45-55：55-45。

所述Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料的金相组织为铜基体+铁相+稀土相，晶粒度等级为7-10。

所述Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料的抗拉强度≧700MPa、延伸率≧7％、维氏硬度≧190HV、电导率≧60％IACS、100KHz-10GHz下的电磁屏蔽性能≥80dB。

本发明还提供了所述的Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：熔炼—电磁连铸—热挤压—冷拔—一次退火—冷拔—中间退火—冷拔—成品退火。

所述熔炼步骤中，使用99.97wt％电解铜、99.4wt％纯Fe、含镧铈的混合稀土45-55：55-45为原料，将放入中频感应炉中，在非真空环境下进行熔炼。

所述浇铸步骤中，为细化晶粒，将熔化了的金属液浇入带有磁场的结晶器中，进行电磁连铸得到铸锭，浇铸温度为1300-1400℃，电磁频率30-50Hz，搅拌电流100-120A。

所述热挤压步骤中，将浇铸件在1020-1050℃保温2-2.5小时，然后进行热挤压，挤压比＞30-60。

热挤压后的铜合金材料进行多道次冷拔变形，每道次变形量至少大于15％但小于60％，累计变形量达到30％时进行一次退火，达到50％时进行中间退火，达到80％及以上时进行成品退火。