[发明专利]一种Nb‑Zr合金/Cu多芯复合线材的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属合金材料加工技术领域，具体涉及一种Nb-Zr合金/Cu多芯复合线材的制备方法。

背景技术

高强高导铜基复合材料是集优良物理性能和力学性能为一身的有色金属材料，其中铜基复合材料兼具了高强度和高电导性，如Cu-Ag、Cu-Nb、Cu-Cr、Cu-Zr以及Cu-Ta等二元复合材料相继被研究和制备出来，被广泛的用于高脉冲磁场导体材料、转换开关、电接触器、引线框架及电子器件等。随着铜基复合材料应用领域的不断拓宽及其消耗量的迅速增长，对材料的综合性能要求越来越高，要求材料集多种优异性能为一身。

金属锆同铌一样，属于稀有金属，极耐腐蚀性(比钛要好)、可塑性好、高熔点、热稳定性好、优异的高温强度、同时又极易加工，因此越来越受到人们的重视，被用于制做大型化学储备容器等。由于加入锆后不影响合金的塑性和加工性能，但是锆的加入可以提高合金的抗氧化性和抗碱金属腐蚀性能，所以人们希望通过向Cu基合金材料中添加锆，制备出综合性能更加优异的Cu基合金材料，进而来拓展和拓宽其应用领域，使其能够被广泛应用于航空传输及海军电磁武器领域，因此制备出性能更加优异的Nb-Zr合金/Cu复合材料具有现实意义。

目前，Cu-Nb微观复合材料局限应用于脉冲磁体的导体材料，想要拓宽其应用领域，线材的性能还需进一步的优异和提升。传统的Cu-Nb微观复合材料已经达到加工极限，现有条件下，抗拉强度一般维持在800MPa～1000MPa之间，更重要的是线材在使用过程中，芯丝极易腐蚀和氧化，线材寿命缩短。目前芯丝强化是提升材料力学性能的必由之路。本发明通过Nb-Zr电弧熔炼成合金固溶体，相比金属纯Nb棒强度更高，通过集束拉拔后Nb-Zr硬化效果要比纯Nb棒更加明显，而且加工过程芯丝不易扭曲和滑动，致密性很好，另外芯丝极耐腐蚀和抗氧化性，减少了复合次数，因此制备出的Nb-Zr合金/Cu复合线材具有高强度，高电导，高耐腐蚀性，除了脉冲磁体领域，能够广泛应用于航空传输及海军电磁武器等领域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种Nb-Zr合金/Cu多芯复合线材的制备方法。该方法通过多次的集束组装实现了芯丝均匀分布、组织结构稳定。采用该方法制备的Nb-Zr合金/Cu多芯复合线材呈现出独特的性质，不仅具有高强度、高导电性，而且具有良好的耐高温高压能力和极好的耐腐蚀能力。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种Nb-Zr合金/Cu多芯复合线材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、熔炼浇注：将Nb和Zr按质量比100∶(3～8)混合均匀后置于电弧感应炉中，在温度为2500℃的条件下熔炼1h～3h后浇注成型，得到Nb-Zr合金铸锭；

步骤二、热挤压：将步骤一中所述Nb-Zr合金铸锭在温度为600℃～800℃的条件下保温2h～6h，然后在挤压比为8～11的条件下挤压，得到Nb-Zr合金棒材；

步骤三、拉拔：对步骤二中所述Nb-Zr合金棒材进行多道次拉拔，得到横截面形状为正六边形的Nb-Zr合金线材；所述正六边形的对边距为2.0mm～4.0mm；

步骤四、预处理：对步骤三中所述Nb-Zr合金线材依次进行矫直、定尺、截断、酸洗和烘干处理，得到预处理后的Nb-Zr合金线材；

步骤五、一次复合：将483根～999根步骤四中所述预处理后的Nb-Zr合金线材集束组装于第一铜包套中，得到一次复合包套，再对一次复合包套重复步骤二中所述的热挤压加工工艺，得到Nb-Zr合金/Cu一次复合棒材，然后对Nb-Zr合金/Cu一次复合棒材重复步骤三中所述的拉拔加工工艺，得到Nb-Zr合金/Cu一次复合线材；之后对Nb-Zr合金/Cu一次复合线材重复步骤四中所述的预处理工艺，得到预处理后的Nb-Zr合金/Cu一次复合线材；

步骤六、二次复合：将483根～999根步骤五中所述预处理后的Nb-Zr合金/Cu一次复合线材集束组装于第二铜包套中，得到二次复合包套，然后对二次复合包套重复步骤二中所述热挤压加工工艺，得到Nb-Zr合金/Cu二次复合棒材，之后对Nb-Zr合金/Cu二次复合棒材进行多道次拉拔，最终得到Nb-Zr合金/Cu多芯复合线材。

上述的一种Nb-Zr合金/Cu多芯复合线材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述浇注成型的时间为10s～50s。