[发明专利]一种兼具弥散和沉淀强化的含Fe铜基材料及其制备方法

权利要求书

1.一种兼具弥散和沉淀强化的含Fe铜基材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，制备含ZrO₂与Fe的铜基合金粉体中间材料；以工业纯Zr、Cu、Fe与Cu₂O为原料配置合金，在低真空下通过感应熔炼结合熔体雾化技术，获得组织均匀性好的、含有不同Zr、Fe含量的铜基合金粉体作为中间材料；具体步骤如下：

1.1)根据制备双强化铜合金的设计需要，确定粉状中间材料的成分配比，其原子百分比成分通式为Cu_100-a-2bFe_aZr_bO_b，原子百分比成分，包括Cu、Zr、Fe和O元素，其中a和b取值分别为10≤a≤20，10≤b≤20；

1.2)以工业纯Cu金属与Fe、Zr、Cu₂O粉为原料配制合金，混合后置于雾化炉坩埚内，然后抽真空并充入工业纯Ar气进行感应熔炼，反应形成Zr₂O氧化物，获得氧化物均匀分布的合金熔体；随后通过熔体雾化技术将其喷出冷却，得到粉体材料，所述粉体的基体为铜固溶体，其上均匀分布着Zr₂O氧化物粒子和含Fe析出相，其中Zr₂O氧化物氧化物粒子大小可调控到10～100nm之间；

第二步，熔铸制备公斤级铜合金锭；步骤如下：

2.1)采用第一步步骤1.2)筛分出的Cu_100-a-2bFe_aZr_bO_b中间材料粉体和工业纯Cu为原料，配置目标合金，其成分通式为Cu-1～21wt％Cu_100-a-2bFe_aZr_bO_b，对应于目标合金中Fe与Zr组元的含量区间分别为0.09～2.0wt.％Fe和0.3～6.5wt.％Zr；

2.2)将原料混合后置于感应熔炼炉坩埚内，抽真空并充入工业纯Ar气保护，进行感应熔炼，获得公斤级铜合金铸锭。

2.根据权利要求1所述的一种兼具弥散和沉淀强化的含Fe铜基材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤1.2)中，抽真空至1～2Pa，充入0.05～0.10MPa工业纯Ar气。

3.根据权利要求1所述的一种兼具弥散和沉淀强化的含Fe铜基材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤1.2)中，感应熔炼的温度和时长分别为1200～1300℃，5～15min。

4.根据权利要求1所述的一种兼具弥散和沉淀强化的含Fe铜基材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤2.2)中，抽真空至5～10Pa，充入0.05～0.1MPa工业纯Ar气。

5.根据权利要求1所述的一种兼具弥散和沉淀强化的含Fe铜基材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤2.2)中，感应熔炼的加热功率为20～30kW，熔炼温度为1050-1100℃，保温时间为5～10min。

6.一种采用权利要求1-5任一所述的制备方法得到的兼具弥散和沉淀强化的含Fe铜基材料，其特征在于，所述含Fe铜基材料的组织特征是铜合金基体上均匀、弥散分布着不同数目密度的纳米ZrO₂氧化物和含Fe沉淀相粒子，粒子大小和数目密度通过制备工艺和成分调节。

7.根据权利要求6所述的含Fe铜基材料，其特征在于，所述的纳米ZrO₂氧化物和含Fe沉淀相粒子大小能够在20-200nm之间调控，当颗粒大小一定时，其数目密度与Fe、Zr、O含量有对应关系，合金整体的Fe含量取值区间为0.09～2wt.％，Zr含量的取值为0.3～6.5wt.％，O:Zr原子比为1:1。