[发明专利]一种高强度高导电率铍铜合金的制备方法

说明书

技术领域

    本发明属于有色金属技术领域,特别是涉及一种高强度高导电率铍铜合金的制备方法。

背景技术

铍铜合金分为高铍高强度低导电率合金（铍含量1.65～2.8%，抗拉强度σ_b=1100～1500 MPa，硬度HB326-391，导电率g=20～30%IACS）和低铍低强度高导电率合金（铍含量0.15～0.8%，抗拉强度σ_b=700～980 MPa，硬度HRB 179～215，导电率g=45～60%IACS）。其性能方面各有优缺点，高强度和高导电率二者在性能上不能兼顾，同时也限制了各自的应用领域。高铍高强度合金只能应用在要求高强度、高硬度、高弹性、高耐磨性的场合，如各种弹簧、垫圈、撞针、无火花工具等；低铍低强度高导电率合金只能应用在需要载流和散热的场合，如熔断器、导线、电阻焊电极等。同时具有高强度高导电率的铍铜合金材料，目前还没有相关产品。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种兼顾高强度和高导电率，旨在满足电子、通讯、交通、宇航、能源、家电、机械工程等行业对铍铜合金材料的钢高要求，拓展铍铜的实用领域，提升国内外装备制造水平的高强度高导电率铍铜合金的制备方法。

为实现本发明所采取的技术方案为：

一种高强度高导电率铍铜合金的制备方法，其特征是：将含铍2-4%铍铜合金与铌含量18-22%的铜铌复合材料、电解铜、电解镍或电解钴一起进行熔炼，而后铸造成锭，再经热加工，大加工率冷加工，固溶处理，精轧和时效处理后得到高强度高导电率铍铜合金；

所述高强度高导电率铍铜合金的成分含量为：铍 0.15％－0.5％，镍或钴1.5％－2.4％，铌0.5％－2.4％，其余为铜；

所述的铜铌复合材料为Cu-Nb20合金；

所述Cu-Nb20合金是指将18-22％的纯铌条与余量的电解铜熔铸成铸锭，再经锻造，大加工率连续冷轧，剪切后得到的块料；

所述熔炼是在中频真空感应电炉中进行，其熔化时间20-30min，保温10-15min，出炉温度控制在1250±20℃；

   所述铸造采用液压半连续铸造，铸造时控制温度1250±20℃，铸造速度40-80mm/分钟，冷却水流量8-12m³/小时；

所述热加工是指将铸造所得坯锭在850～925℃下保温6～8小时，然后进行热轧或热挤压；

所述大加工率冷加工是指将热加工所得坯料在700～800℃条件下进行退火处理，之后去除坯料的氧化层，然后进行冷轧或冷拉拔，单次冷加工率70～90%，反复处理多次；

所述固溶处理是指在冷加工后的坯料在900～925℃下保温5～120min；

将上述固溶处理后的坯料进行水淬或保护性气体淬火，然后进行表面清洗和钝化；

所述时效处理是指在425～480℃，保温2-3小时。

本发明的设计原理是：由于铌在铜中的溶解度非常小，对铜基体的导电率影响不大，同时铌具有很高的熔点和良好的塑性，容易加工变形而以非常弥散的铌粒子分布在铜基体上。为此，本发明通过在高导电率的低铍合金中加入这种弥散分布的铜铌复合材料，即使经过二次重熔，大部分的铌仍以非常弥散的粒子形态分布在低铍合金的铸锭里，然后经过一次热加工和多次大加工率的冷加工后，均匀弥散分布的铌粒子在低铍合金中形成有序的复合结构，极大的提高了低铍合金的强度和硬度，同时对低铍合金的导电率影响不大，最终经过时效处理后，该合金具有σ_b=1200～1400 MPa的抗拉强度，HB334～374的硬度和g=45～60%IACS的导电率。

通过本发明制备的铍铌合金能够同时具有高铍合金的高强度、高硬度、高弹性、高耐磨性和低铍合金的高导电率和导热率，极大的提高了铍铜合金的综合性能。该合金可以应用在要求高强度、高硬度、高弹性、高耐磨性的场合或需要载流和散热的场合，也可以应用在既要求高强度、高硬度、高弹性、高耐磨性同时需要载流和散热的场合，从而能够满足电子、通讯、交通、宇航、能源、家电、机械工程等行业对铍铜合金材料的更高要求，扩展铍铜的使用领域，提升国内外装备制造水平。

下表是本发明合金与高铍合金和低铍合金的成分和性能对比表：