[发明专利]一种高强度易加工铜基复合材料及其制备方法

摘要

一种高强度易加工铜基复合材料及其制备方法。该复合材料利用合金基体内的Fe‑C相所特有的相结构转变特性，即面心立方向马氏体或体心立方转变，有效调控复合材料的强度和加工性能。材料所含细小的Fe‑C相粒子不仅能均匀弥散分布于材料基体内，且具有面心立方结构，使得复合材料表现出优异的加工性能，σ0.2＝171.5MPa,σb＝361.6MPa,δ＝35％。而经过后续超低温冷轧变形处理进而使得该复合材料强度获得大幅度提高，σ0.2＝519.6MPa,σb＝568.1MPa,δ＝5％，此深冷轧态材料还可以通过后续的低温热处理对其加工性能和强度作进一步优化调控。该材料的加工性能和强度均明显优于陶瓷粒子强化的铜基复合材料，且生产成本较低，不仅能在众多高新技术领域的广泛应用，而也可以大量应用于许多民用行业。

主权项

1.一种高强度易加工铜基复合材料，其特征在于该复合材料的化学成分及其质量百分比含量为：Fe 10.0wt％，C0.6wt％，P≤0.02wt％，Si≤0.01wt％，Ni≤0.01wt％，Zn≤0.01wt％，Al≤0.01wt％，B≤0.01wt％，余量为Cu；该复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、铜基复合材料真空熔炼；步骤二、铜基复合材料快速凝固；步骤三、铜基复合材料反复超低温形变诱导马氏体相变工艺处理；步骤四、铜基复合材料纳米晶组织的热处理调控；其中，步骤一和步骤二所述的铜基复合材料真空熔炼和快速凝固工艺具体为：首先将原材料置于真空感应炉坩埚内然后对炉膛进行抽真空，待炉膛真空度降低到4Pa以下时关闭真空泵，同时充入高纯Ar气待炉膛真空度达到0.02MPa以上时停止充气，继续抽真空到4Pa以下时开始逐级升温，首先升温到400～500℃时保温10min以上，然后继续升温到1500℃以上保温，待Fe‑C中间合金和高纯Cu原材料彻底熔化后静置2～8min，然后将熔体温度降低到1220～1380℃并放置2～5min，随后将合金熔体再次升温到1500℃以上静置2～5min，然后降低电流再次降低熔体温度到1150～1280℃，并将其浇铸在通循环水的水冷铜模内，冷却速度控制在1.1×102℃/s～8.8×104℃/s范围内；步骤三所述铜基复合材料反复超低温形变诱导马氏体相变工艺处理具体为：首先将样品在液氮罐放置30min以上，然后进行超低温变形，变形温度：‑100～‑190℃，变形量：20％～29％，变形方式：同步轧制，道次变形量为10～20％；然后再将超低温轧制板材放入液氮罐内冷却2～9min，变形温度：‑100～‑190℃，变形量：20％～29％，变形方式：同步轧制，道次变形量：10～20％；然后再将超低温轧制板材放入液氮罐内冷却2～5min，变形温度：‑100～‑190℃，变形量：20％～29％，变形方式：同步轧制，道次变形量：10～20％；最后再将超低温轧制板材放入液氮罐内冷却1～3min，变形温度：‑100～‑190℃，变形量：15％～25％，变形方式：同步轧制，道次变形量：5～15％。