[发明专利]一种铜银铈合金

说明书

技术领域

本发明属于高性能结构的金属材料技术领域，具体涉及一种铜银铈合金。

背景技术

目前应用比较广泛的一种高强高导电铜合金为Cu-0.086％Ag合金(王庆娟,徐长征,郑茂盛等.高强高导电铜合金的研究现状[J].西安建科技大学学报,2006,38(5):731-736.刘辉,胡忠卫.樊刚,等.铜银合金接触线(CTHA)的性能研究[J].云南冶金,2004,186(4):34-37.杨卫贤.银铜接触线的性能试验及比较[J].电线电缆,1999(2):31-32.，牛玉英,宋宝韫,刘元文.银铜合金接触线的制造新工艺[J].塑性工程学报,2006,13(3):65-68.)。在Cu-0.086％Ag合金中加入0.01-0.08％的稀土铈，铈能与杂质元素反应生成密度小的化合物残留在熔渣中，从而起到净化基体，改善合金导电性能和力学性能的作用。存在的缺点：在铜合金中加入的稀土铈，只能起到净化基体的作用，几乎没有对合金性能的提高，例如研究人员尝试在铜银合金中加入0.05-0.08％稀土铈(CN 201410089967.1，用于超微细铜漆包线的铜银合金及其生产工艺)。目前也有在铜合金中加入大量稀土铈的报道，但是在铜合金加入大量的稀土铈增加了合金生产成本，造成了稀土元素的浪费，同时铜与铈反应生成粗大的第二相粒子，合金的力学性能反而会降低。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种铜银铈合金，部分稀土铈与杂质生成化合物残留在熔渣中，净化了基体，部分稀土铈与铜反应生成尺寸微小并且弥散分布的第二相粒子Cu₆Ce，对基体具有强化作用，提高了合金的力学性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种铜银铈合金，各原料组分按重量百分比为：铜98.7％-99.8％、银0.07％-0.1％、铈0.1％-0.2％。

优选：一种铜银铈合金，各原料组分按重量百分比为：铜99.74％、银0.08％、铈0.18％。

由上述合金在制备发电机用空心导线中的应用。

上述铜银铈合金通过真空感应熔炼方法制得。

优选：所述的熔炼方法具体步骤如下：

(1)将原材料铜、银和铜铈中间合金打磨氧化皮，将坩埚和浇注模具预热；

(2)采用中频感应熔炼；

(3)熔液温度升高到1200-1250℃之间时降低功率，将功率由19-20KW降低为1-18KW保温30-40分钟；

(4)熔液温度降低到1100-1150℃之间时将熔液浇注到模具中；

(5)铸锭完全冷却后在气氛炉中进行均匀化处理。

优选：所述步骤(1)中，用角磨机打磨氧化皮。

优选：所述步骤(2)中熔炼在氩气保护下进行，防止铜合金氧化。

优选：所述步骤(5)中均匀化处理工艺为700℃×60min保温后炉冷。

本发明的有益效果：

在铜银合金中加入0.1-0.2％铈时，合金的晶粒细化，等轴晶比例增加，力学性能和导电性均增加。具体分析如下：

(1)稀土铈对铜合金组织的影响

将稀土含量不同的铜合金铸锭取样、研磨、腐蚀和抛光后进行显微组织观察，组织如图1所示。从图1(a)、(b)、(c)和(d)可以看出，随着稀土含量增加，晶粒尺寸逐渐减小，说明稀土具有细化晶粒的作用。

从图1还可以看出，稀土铈的加入量0.05％时组织为柱状晶；随着稀土加入量增加，铸坯中间开始出现等轴晶(黑色圈区域)；当稀土加入量达到1％时，铸坯中心区域出现明显的等轴晶，等轴晶比例占铸坯横截面的17％，如图1(d)所示。

(2)稀土铈在铜合金中的分布

在金相显微镜中稀土铈在铜合金中的分布如图2所示，稀土在合金中的分布与稀土的添加量密切相关。稀土加入量为0.05％时，在晶粒内部和晶界上均未观察到铈，这是因为稀土的化学性质比较活泼，容易与氧、硫、铅等杂质发生反应，生成密度较小的化合物留在熔渣中，从而净化了合金基体。稀土加入量为0.10％时，在基体上观察到大量黑色球状颗粒，颗粒在整个铜基体中弥散分布，如图2(b₁)所示；在晶界未见稀土颗粒集中分布，如图2(b₂)所示。当稀土加入量为0.20％时，基体上黑色球状颗粒数量并未明显增多，但晶界上开始出现稀土颗粒富集，如图2(c)所示。当稀土添加量达到1.00％时，稀土在基体和晶界上均有分布，稀土颗粒的形状有球状、椭圆状、长条状，如图2(d)所示。