[发明专利]一种超细晶结构的Cu-Ti系合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种超细晶结构的Cu‑Ti系合金，其包括按质量百分比计的：Ti 2‑4％、Mg 0‑2.5％、B 0‑0.1％和La 0‑0.1％，其余为Cu和不可避免的杂质，本发明提供的技术方案制备了综合性能优异的Cu‑Ti系合金，其电导率可达12.34‑18.89％IACS、屈服强度879‑1076Mpa、晶粒尺寸仅有0.22～0.41μm，本发明的技术方案有效克服了现有技术中高电导率、高强度和小晶粒尺寸不能共存的弊端，本发明提供的制备方法获得了分布均匀的纳米级第二相，从而进一步提高了合金的强度和导电性，极大满足了电子电器工业对新一代连接器材料的性能要求。

技术领域

本发明涉及一种Cu-Ti系合金及其制备方法，具体讲涉及一种超细晶结构的Cu-Ti系合金及其制备方法。

背景技术

铜及铜合金具有高强、高弹、高导及优异的导热性能。其中弹性铜合金作为重要的功能材料，主要用于制造各种导电弹性元件，导电弹性元件可被广泛应用于航天、电子、电力等领域中各类精密仪器的弹性部件。Cu-Be合金以优异的导电率和力学性能而著称，但其抗应力松弛能力差，而且Be元素及其化合物具有毒性，危害人类健康。随着人们环保意识的提高，无毒、无污染也已成为弹性铜合金材料发展的方向。Cu-Ti系合金是时效强化型铜合金，力学性能和物理性能可与Cu-Be合金相媲美，此外还具有较好的高温性能和抗应力松弛性能，是一类很有前景替代Cu-Be合金的材料。Cu-Ti系合金自上世纪30年代以来就为人所知，其力学性能和物理性能可与广泛应用的Cu-Be合金相媲美。此外，Cu-Ti系合金还具有较好的高温性能和抗应力松弛性能，优于Cu-Be合金。

随着高新技术的发展，新一代连接器材料对性能提出了更高的要求。强度和电导率一直是对立的存在，对于Cu-Ti系合金，同时满足高强度和高导电性能较难实现，如日矿金属C1990R的强度高达1400MPa，但是电导率只有10％IACS，C1990(HP)、NKT322、YCuT系列产品的强度在1000MPa左右，然而电导率仍然低于15％IACS。

Cu-Ti系合金为了获得较高的导电性能，通常采用提高时效温度或者延长保温时间来实现，这一方面降低了合金的强度，另一方面不可避免的导致了成本的增加。专利号为CN104278171的中国专利公开了一种采用二级时效工艺制备的Cu-Ti系合金带材。但其时效时间过长，工艺难度较大，成本较高。

细化晶粒或者降低析出相尺寸是提高金属材料强度和导电性的另一常用手段，同时还可以据此改善合金的折弯性能、抗高温软化性能、抗应力松弛性能等。专利号为CN101748308的中国专利公开了一种控制热轧、固溶和冷轧工艺细化晶粒的方法，然而细化后的晶粒尺寸仍然较高，在10～60μm。专利号为CN110218899的中国专利公开了一种通过添加微量Fe来抑制Cu-Ti合金固溶处理过程中晶粒的长大，同时添加Ag阻止在晶界处Ti的扩散，抑制析出相的聚集长大，细化析出相的技术方案，但该方案最终所得的板材性能的强度仍然低于1000MPa，电导率仍低于15％IACS。

现有Cu-Ti系合金的制备工艺主要流程为：铸锭→均匀化热处理→热轧→固溶→冷轧→时效(一级或者二级时效)→精整→分切→包装。在制备过程中，其中的热开坯是必要的步骤，这会导致后续板材晶粒粗大，最终的晶粒尺寸仍在10～50μm。

组分是影响晶粒尺寸的另一不可忽视的因素，虽然适当的细化剂或变质处理能够在一定程度上细化晶粒，但是很难获得细晶乃至超细晶结构的组织。

由于现有Cu-Ti系合金成分或者制备工艺存在的弊端，导致合金的综合性能满足不了电子电器工业的要求。因此，迫切需要开发一种强度高、导电性好、晶粒细化的Cu-Ti系合金以满足新一代连接器材料的需求。

发明内容

为弥补现有技术的不足，本发明公开了一种强度高、导电性好、晶粒细化的Cu-Ti系合金及其制备方法，本发明是采用下述技术方案实现的：