[发明专利]一种钛青铜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钛青铜，其特征在于：该钛青铜的质量百分比组成为Ti：4.0～6.0wt％，余量为Cu和不可避免的杂质；该钛青铜的微观组织中含有特殊晶界Σ3、Σ9以及Σ27，且Σ3、Σ9以及Σ27在晶界中的面积含量分别为S1、S2、S3，S1、S2、S3之间满足：S1/(S2+S3)≥15.0。本发明通过控制钛青铜微观组织中特殊晶界Σ3、Σ9、Σ27之间的比例，取得了优异的综合性能，实现了钛青铜的屈服强度≥900MPa，90°折弯的最小弯曲半径R与板厚t的比值R/t≤1.0，在175℃，暴露1500小时后的应力松弛率≤20％。

技术领域

本发明属于铜合金技术领域，具体涉及一种钛青铜及其制备方法。

背景技术

铜基合金作为弹性合金的重要类别之一，因其优异的导电导热性能以及良好的耐磨性和塑性，在电子电器元件、精密器械、通讯技术等领域有广泛的应用。迄今为止国内外研发出了一系列具有优异性能的铜基合金弹性材料，以铍青铜为首，这些材料在某些方面性能突出，但综合来看仍存在不足，因而在应用上受到了限制。

铍青铜因具有很高的强度、弹性和硬度以及良好的导热导电性能，同时在耐蚀耐磨方面也不存在短板，使其在相关应用中备受青睐。但其在高温工况下的性能较差，使用温度不宜超过150℃；另一方面，铍元素属于价格昂贵的稀缺资源，铍青铜的生产成本也随之提高，这些因素都使得铍青铜的应用性大打折扣。

钛青铜是最有潜力的铍青铜替代材料之一，不仅具有与铍青铜相当的高强度、弹性、硬度以及良好的耐磨性、耐蚀性、加工性和可焊性能外，还具有更好的耐应力松弛性能，更符合现代工业发展的需求。

随着下游应用行业的快速发展，弹性元件在服役时的条件更加变化多样，对弹性元件的综合性能也提出了更高的要求，需要弹性元件具有更高强度的同时，还能在长时间使用时保持良好的耐应力松弛性能。研究发现，随着钛含量的提高，钛青铜能表现出更优秀的强度和抗高温应力松弛能力，但相对的其在冷变形过程中由于加工硬化而引起的弯曲加工性能急速恶化的现象也随着钛含量的增加变得愈发严重。另一方面，当钛青铜合金用作弹性元件使用时，通常需要通过弯曲或深冲加工，随着弹性元件的结构更加复杂，这就要求合金在满足上述性能的同时具备优秀的深冲及弯曲加工性能，如果加工性能较差，也无法满足应用。

针对以上问题，针对现有的钛青铜需要进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种强度、耐应力松弛性能、深冲及弯曲加工性能优异的钛青铜。

本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种钛青铜，其特征在于：该钛青铜的质量百分比组成为Ti：4.0～6.0wt％，余量为Cu和不可避免的杂质；该钛青铜的微观组织中含有特殊晶界Σ3、Σ9以及Σ27，且Σ3、Σ9以及Σ27在晶界中的面积含量分别为S1、S2、S3，S1、S2、S3之间满足：S1/(S2+S3)≥15.0。

Ti在铜基体中的固溶度随温度的升高逐渐上升，在室温下的固溶度约为0.4wt％，而在885℃左右时固溶度达到峰值，约为6.2wt％，因此通常通过在高温下进行固溶处理获得过饱和固溶体，再利用时效热处理的方式获得净化的基体，从而强化合金，提高强度和导电率。本发明为使合金获得更高的强度和耐应力松弛性能，选择加入4.0～6.0wt％的Ti，若Ti含量低于4.0wt％，则基体的过饱和度不足，耐应力松弛性能达不到要求；反之若Ti高于6.0wt％，对合金的强度和耐应力松弛性能并无明显提升，且深冲性能和弯曲加工性能会急速恶化。