[发明专利]一种高强高导铜合金的设计方法及制备方法

权利要求书

1.一种铜合金的设计方法及制备方法，其特征在于，所述设计方法包括如下步骤：

第一步：选择铜为基体元素；

第二步：确定除铜以外的合金元素种类数目n，该数目n是最小为2的整数；选择具体合金元素种类；

第三步：确定平衡固溶度所处的温度条件T1，该温度即铜合金的使用环境温度；

第四步：确定所选合金元素在铜基体中于T1温度条件下的平衡固溶度的临界值C1，并判断所选合金元素在T1温度的平衡固溶度是否大于C1，若是则该合金元素不合格，则重新选取合金元素，直至所有合金元素在T1温度的平衡固溶度均满足≤C1，进入下一步；

第五步：判定所选合金元素是否相互间都能形成电子化合物，若否则需重新选取合金元素，若是进入下一步；

第六步：确定时效热处理温度T2；

第七步：确定合金元素之间形成的电子化合物在T2的稳定成分范围的临界值δ，判定每一种电子化合物的稳定成分范围是否≥δ，若否则该电子化合物对应的合金元素不合格，需重新选取，若是则进入下一步；

第八步：确定在时效热处理温度T2下电子化合物在铜基体的平衡固溶度的临界值C2，判定每一种电子化合物在T2的平衡固溶度是否≤C2，若否则该电子化合物对应的合金元素不合格，需重新选取，若是进入下一步；

第九步：确定铜基体中所选合金元素的总含量；

第十步：根据每一种电子化合物在T2具有的最大稳定成分范围的中位数确定合金元素的各自含量，最终获得所有合金元素的含量；

设计方法的第二步中，所述的合金元素选自铁、钛、钴、锆中的至少两种；

设计方法的第四步中，C1设置在0.1wt.％～1.0wt.％之间；

设计方法的第六步中，将时效热处理温度T2设置在300～600℃之间；

设计方法的第七步中，δ设置在1wt.％～5wt.％之间；

设计方法的第八步中，将C2设置在0.05wt.％～0.5wt.％之间；

所述制备方法，包括如下步骤：

1)根据所述设计方法设计获得的铜合金的合金元素含量进行铜合金原料配置，采用感应熔炼铸造方法获得铜合金铸锭；

2)对铜合金铸锭进行高温固溶处理并淬水冷却，使各合金元素以固溶原子形式存在于铜晶格中；

3)对步骤2)得到的样品进行冷加工，加工变形量大于50％，使合金内部产生高密度位错；

4)对冷加工后的样品进行时效热处理，时效热处理温度为T2，使合金元素通过位错芯快速扩散反应形成电子化合物纳米颗粒，弥散分布于铜基体，获得所述铜合金；

所述的制备方法的步骤4)中的时效热处理时间t通过如下方式确定：先确定在时效热处理温度T2下所需析出的电子化合物占电子化合物完全析出理论值的临界比例值p，基于析出动力学计算，确定每一种电子化合物的析出达到临界比例值p所需要的时效热处理时间，以所需的最长时间作为最终的时效热处理时间t；p设置在60％～99％之间；

所述的制备方法步骤2)中通过如下方式确定固溶处理温度：通过热力学计算所述铜合金的熔点，然后在熔点基础上降低50摄氏度即为固溶处理的温度；

所述的制备方法步骤3)中加工变形量在90％以上。

2.如权利要求1所述的铜合金的设计方法及制备方法，其特征在于：所述设计方法第九步中，铜元素含量不低于70％。