[发明专利]一种高强高导铜钛合金材料及其制备方法

说明书

本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及高强高导铜钛合金材料及其制备方法。本发明的目的在于提供一种高强高导铜钛合金材料及其制备方法，其中高强高导铜钛合金材料的制备方法，包括：步骤S1：将铜粉和钛粉在球磨罐中球磨成纳米粉体，其中，钛粉的含量大于0小于等于1wt.％，其余为铜粉；步骤S2：将所述纳米粉体压制成型，得到坯体；步骤S3：将所述坯体在500～580℃条件下进行烧结，得到铜钛合金材料。本发明通过添加较少的钛粉实现成型铜钛合金材料的高电导率，通过较低的烧结温度控制烧结过程中晶粒的生长，从而使铜钛合金材料保持较高强度，并且该铜钛合金材料的制备工艺简单，无熔炼过程，节能环保，性能优异。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种高强高导铜钛合金材料及其制备方法。

背景技术

高弹性铜合金主要指抗拉强度接近或超过1000MPa的导电弹性铜合金，主要应用于制备导电弹性元器件，如机器仪表、模具、温度控制器、继电器、汽车零配件等。这类材料具有高的硬度、强度、弹性极限，还有优良的耐磨性、耐疲劳性及耐蚀性。材料的冷热态加工性好，易钎焊和电镀，无磁性，冲击时不产生火花。这类材料主要包括Cu-Be、Cu-Ti、Cu-Ni-Sn和Cu-Ni-Si等。其中铍青铜综合性能优异，得到广泛应用，被誉为“有色弹性材料之王”。然而，铍具有毒性，严重制约了铍青铜的生产和使用。许多情况下，铜钛合金被用来代替铍青铜，用于制造精密仪器、仪表的弹性元件、互联器和耐磨零件等目前。钛铜合金牌号主要有NKT322和C1990(HP)等等。随着科学技术的发展与进步，为适应越来越苛刻的工作条件，对导电弹性元器件的强度、散热性能等要求越来越高，因而对钛铜合金高强度、高热导率及高电导率的匹配不断提出更高要求。

目前常规的强化方法主要有合金化法和第二相强化两种方法。合金化法是在铜合金基体中添加一定的合金元素，形成固溶体，再通过机械加工或热处理的方法使其组织和结构发生变化，从而获得既具有优良力学性能，也保持其原有导电、导热等优良特性的铜合金。其强化手段主要包括固溶强化、时效强化、细晶强化、形变强化等。第二相强化是引入第二相颗粒、晶须或纤维对铜基体进行强化，如Al₂O₃，Y₂O₃等。在实际生产中，常采用多种强化方式结合的方法才能在保证电导率的前提下尽可能的提高其强度。

传统的合金化法制备的铜合金材料在保证材料导电性能的前提下,合金的力学性能提高有限，而添加过多的合金材料的强度得到提高，而导电率急速下降，很难制备同时具有高强度和高导电的铜合金。通过第二相复合材料法制备的铜合金，一般情况第二相粒子越小，对金属或合金的强化效果越好，但传统方法向金属液中添加纳米级颗粒的工艺复杂，生产过程控制要求很高，难以实现纳米颗粒的均匀分布。铜基体纳米化一直是高性能铜合金研发的热点，而三维纳米结构铜及铜合金块材的制备十分困难。一方面，制备纳米粉体制备困难，价格昂贵，并且极易氧化，不利于运输保存。另一方面，纳米粉体在烧结过程中晶粒会迅速长大，晶粒尺寸极难控制。针对现有不足之处，需开发一种高强度、高导电的铜钛合金材料。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高强高导铜钛合金材料及其制备方法，该铜钛合金具有高强度和高导电性。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

本发明提供一种高强高导铜钛合金材料的制备方法，包括：步骤S1：将铜粉和钛粉在球磨罐中球磨成纳米粉体，其中，钛粉的含量大于0小于等于1wt.％，其余为铜粉；步骤S2：将所述纳米粉体压制成型，得到坯体；步骤S3：将所述坯体在500～580℃条件下进行烧结，得到铜钛合金材料。

在一个具体实施例中，在所述步骤S3中，烧结温度540～550℃。

在一个具体实施例中，在所述步骤S3中，烧结时间为0～10min。

在一个具体实施例中，在所述步骤S3中，烧结时间为1～3min。