專利名稱：一種高強度高導(dǎo)電率鈹銅合金的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有色金屬技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高強度高導(dǎo)電率鈹銅合金的制備方法。
背景技術(shù)：
鈹銅合金分為高鈹高強度低導(dǎo)電率合金(鈹含量1.65 2.8%，抗拉強度 σ b=1100 1500 MPa，硬度HB326-391，導(dǎo)電率g=20 30%IACS)和低鈹?shù)蛷姸雀邔?dǎo)電率合金(鈹含量0. 15 0. 8%，抗拉強度ob=700 980 MPa，硬度HRB 179 215，導(dǎo)電率g=45 60%IACS)。其性能方面各有優(yōu)缺點，高強度和高導(dǎo)電率二者在性能上不能兼顧，同時也限制了各自的應(yīng)用領(lǐng)域。高鈹高強度合金只能應(yīng)用在要求高強度、高硬度、高彈性、高耐磨性的場合，如各種彈簧、墊圈、撞針、無火花工具等；低鈹?shù)蛷姸雀邔?dǎo)電率合金只能應(yīng)用在需要載流和散熱的場合，如熔斷器、導(dǎo)線、電阻焊電極等。同時具有高強度高導(dǎo)電率的鈹銅合金材料，目前還沒有相關(guān)產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于提供一種兼顧高強度和高導(dǎo)電率，旨在滿足電子、通訊、交通、宇航、能源、家電、機械工程等行業(yè)對鈹銅合金材料的鋼高要求，拓展鈹銅的實用領(lǐng)域， 提升國內(nèi)外裝備制造水平的高強度高導(dǎo)電率鈹銅合金的制備方法。為實現(xiàn)本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為
一種高強度高導(dǎo)電率鈹銅合金的制備方法，其特征是將含鈹2-4%鈹銅合金與鈮含量 18-22%的銅鈮復(fù)合材料、電解銅、電解鎳或電解鈷一起進行熔煉，而后鑄造成錠，再經(jīng)熱加工，大加工率冷加工，固溶處理，精軋和時效處理后得到高強度高導(dǎo)電率鈹銅合金；
所述高強度高導(dǎo)電率鈹銅合金的成分含量為鈹0. 15 % — 0. 5 %，鎳或鈷1. 5 % — 2. 4%，鈮 0.5% — 2.4%，其余為銅；
所述的銅鈮復(fù)合材料為Cu-Nb20合金；
所述Cu-Nb20合金是指將18-22%的純鈮條與余量的電解銅熔鑄成鑄錠，再經(jīng)鍛造，大加工率連續(xù)冷軋，剪切后得到的塊料；
所述熔煉是在中頻真空感應(yīng)電爐中進行，其熔化時間20-30min，保溫10-15min，出爐溫度控制在1250士20°C ；
所述鑄造采用液壓半連續(xù)鑄造，鑄造時控制溫度1250士20°C，鑄造速度40-80mm/ 分鐘，冷卻水流量8-12m3/小時；
所述熱加工是指將鑄造所得坯錠在850 925°C下保溫6 8小時，然后進行熱軋或熱擠壓；
所述大加工率冷加工是指將熱加工所得坯料在700 80(TC條件下進行退火處理，之后去除坯料的氧化層，然后進行冷軋或冷拉拔，單次冷加工率70 90%，反復(fù)處理多次； 所述固溶處理是指在冷加工后的坯料在900 925°C下保溫5 120min ；將上述固溶處理后的坯料進行水淬或保護性氣體淬火，然后進行表面清洗和鈍化； 所述時效處理是指在425 480°C，保溫2-3小時。本發(fā)明的設(shè)計原理是由于鈮在銅中的溶解度非常小，對銅基體的導(dǎo)電率影響不大，同時鈮具有很高的熔點和良好的塑性，容易加工變形而以非常彌散的鈮粒子分布在銅基體上。為此，本發(fā)明通過在高導(dǎo)電率的低鈹合金中加入這種彌散分布的銅鈮復(fù)合材料，即使經(jīng)過二次重熔，大部分的鈮仍以非常彌散的粒子形態(tài)分布在低鈹合金的鑄錠里，然后經(jīng)過一次熱加工和多次大加工率的冷加工后，均勻彌散分布的鈮粒子在低鈹合金中形成有序的復(fù)合結(jié)構(gòu)，極大的提高了低鈹合金的強度和硬度，同時對低鈹合金的導(dǎo)電率影響不大，最終經(jīng)過時效處理后，該合金具有σ b=1200 1400 MPa的抗拉強度，HB334 374的硬度和 g=45 60%IACS的導(dǎo)電率。通過本發(fā)明制備的鈹鈮合金能夠同時具有高鈹合金的高強度、高硬度、高彈性、高耐磨性和低鈹合金的高導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率，極大的提高了鈹銅合金的綜合性能。該合金可以應(yīng)用在要求高強度、高硬度、高彈性、高耐磨性的場合或需要載流和散熱的場合，也可以應(yīng)用在既要求高強度、高硬度、高彈性、高耐磨性同時需要載流和散熱的場合，從而能夠滿足電子、通訊、交通、宇航、能源、家電、機械工程等行業(yè)對鈹銅合金材料的更高要求，擴展鈹銅的使用領(lǐng)域，提升國內(nèi)外裝備制造水平。 下表是本發(fā)明合金與高鈹合金和低鈹合金的成分和性能對比表
合金種類鈹含量，%鈮含量，%抗拉強度MPa硬度HB電導(dǎo)率％IACS高鈹合金1. 65-2. 8sS 0. 011100-1500326-39120-30低鈹合金0. 15-0. 8sS 0. 01700-980179-21545-60高強高導(dǎo)合金0. 15-0. 50. 5-2. 41200-1400334-37445-60
具體實施例方式實施例1
l、Cu-Nb20合金的制備
將20%純鈮條與80%電解銅在真空電弧爐中熔鑄成Φ400Χ (mm)的鑄錠，鍛造開坯成規(guī)格為200-210X 300-320XL (mm)的板坯，采用大加工率冷軋至5X 300-320XL (mm)的薄板，剪切成5X100X100 mm及以下的塊料。此時過量的鈮以單質(zhì)形式呈枝晶狀結(jié)構(gòu)存在于銅基體中，形成纖維狀彌散分布的銅鈮復(fù)合材料。將此合金以中間合金的形式加入到以下鈹銅合金中進行熔鑄。2、配料
將鈹含量2-4%的CuBe合金、電解銅、電解鎳或電解鈷以及上述制得的Cu-Nb20中間合金按一定比例配料，保證合金成份范圍在0. 15 0. 5%Be, 1. 5 2. 4%Ni或Co，0. 5 2. 4%Nb，余量銅，其它雜質(zhì)總和不大于0. 5%。3、熔煉
將配制好的電解銅、電解鎳、鈹含量2-4%的CuBe合金、Cu-Nb20中間合金依次裝入到中頻真空感應(yīng)電爐進行熔煉，其中熔化時間20-30min，保溫10-15min，出爐溫度控制在 1250 士 20°C。4、鑄造
采用液壓半連續(xù)鑄造，埋管澆注。鑄錠規(guī)格為Φ 190mm的圓錠或220 X 80 X L (mm)的板坯錠，鑄造時控制溫度1250士20°C .，鑄造速度40-80mm/分鐘，冷卻水流量8-12m3/小時。5、熱加工
坯錠在箱式電阻爐中加熱，控制溫度在850 925°C，保溫6 8小時，然后進行熱軋或熱擠壓。6、冷加工
將熱軋或熱擠壓的板坯或者棒坯進行700 800°C退火，保溫時間2-6小時，之后進行機加工去除坯料的氧化層及表面缺陷，然后進行冷軋或冷拉拔，單次冷加工率70 90%，之后再進行退火或冷加工，達到精軋或成品拉拔所需規(guī)格。7、固溶處理
將冷加工完成后的坯料進行加熱，控制溫度900 925°C，根據(jù)坯料的厚度保溫5 120min，之后進行水淬或保護性氣體淬火，然后進行表面清洗和鈍化。8、精軋或精拉拔
將固溶處理后的板材或棒材進行精軋或精拉拔，依據(jù)產(chǎn)品狀態(tài)控制5-50%的冷加工率，達到成品的厚度或直徑。9、時效處理
將成品的板帶材或棒材進行時效處理，控制溫度在425 480°C，保溫2-3小時。
權(quán)利要求
1.一種高強度高導(dǎo)電率鈹銅合金的制備方法，其特征是將含鈹2-4%鈹銅合金與鈮含量18-2 的銅鈮復(fù)合材料、電解銅、電解鎳或電解鈷一起進行熔煉，而后鑄造成錠，再經(jīng)熱加工，大加工率冷加工，固溶處理，精軋和時效處理后得到高強度高導(dǎo)電率鈹銅合金。
2.按照權(quán)利要求1所述的高強度高導(dǎo)電率鈹銅合金的制備方法，其特征在于所述高強度高導(dǎo)電率鈹銅合金的成分含量為鈹0. 15% — 0.5%，鎳或鈷1.5% — 2.4%，鈮0.5% — 2.4%，其余為銅。
3.按照權(quán)利要求1所述的高強度高導(dǎo)電率鈹銅合金的制備方法，其特征是所述的銅鈮復(fù)合材料為Cu-Nb20合金。
4.按照權(quán)利要求3所述的高強度高導(dǎo)電率鈹銅合金的制備方法，其特征在于所述 Cu-Nb20合金是指將18-22%的純鈮條與余量的電解銅熔鑄成鑄錠，再經(jīng)鍛造，大加工率連續(xù)冷軋，剪切后得到的塊料。
5.按照權(quán)利要求1所述的高強度高導(dǎo)電率鈹銅合金的制備方法，其特征在于所述熔煉是在中頻真空感應(yīng)電爐中進行，其熔化時間20-30min，保溫10-15min，出爐溫度控制在 1250 士 20°C。
6.按照權(quán)利要求1所述的高強度高導(dǎo)電率鈹銅合金的制備方法，其特征在于所述鑄造采用液壓半連續(xù)鑄造，鑄造時控制溫度1250士20°C，鑄造速度40-80mm/分鐘，冷卻水流量 8-12m3/ 小時。
7.按照權(quán)利要求1所述的高強度高導(dǎo)電率鈹銅合金的制備方法，其特征在于所述熱加工是指將鑄造所得坯錠在850 925°C下保溫6 8小時，然后進行熱軋或熱擠壓。
8.按照權(quán)利要求1所述的高強度高導(dǎo)電率鈹銅合金的制備方法，其特征在于所述大加工率冷加工是指將熱加工所得坯料在700 800°C條件下進行退火處理，之后去除坯料的氧化層，然后進行冷軋或冷拉拔，單次冷加工率70 90%，反復(fù)處理多次。
9.按照權(quán)利要求1所述的高強度高導(dǎo)電率鈹銅合金的制備方法，其特征在于所述固溶處理是指在冷加工后的坯料在900 925°C下保溫5 120min。
10.按照權(quán)利要求9所述的高強度高導(dǎo)電率鈹銅合金的制備方法，其特征在于將上述固溶處理后的坯料進行水淬或保護性氣體淬火，然后進行表面清洗和鈍化。
11.按照權(quán)利要求1所述的高強度高導(dǎo)電率鈹銅合金的制備方法，其特征在于所述時效處理是指在425 480°C，保溫2-3小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高強度高導(dǎo)電率鈹銅合金的制備方法，該方法是將低鈹合金與銅鈮復(fù)合材料一起進行熔煉，而后鑄造成錠，再經(jīng)熱加工，大加工率冷加工，固溶處理，精軋或產(chǎn)品拉拔和時效處理后得到高強度高導(dǎo)電率鈹銅合金。本發(fā)明通過在高導(dǎo)電率的低鈹合金中加入彌散分布的銅鈮復(fù)合材料，后經(jīng)過一次熱加工和多次大加工率的冷加工后，均勻彌散分布的鈮粒子在低鈹合金中形成有序的復(fù)合結(jié)構(gòu)，極大的提高了低鈹合金的強度和硬度，且對低鈹合金的導(dǎo)電率影響不大，最終獲得σb=1200～1400MPa的抗拉強度，HB334～374的硬度和g=45～60%IACS的導(dǎo)電率的鈹銅合金。通過本發(fā)明制備的鈹鈮合金能夠同時具有高鈹合金的高強度、高硬度、高彈性、高耐磨性和低鈹合金的高導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率，極大的提高了鈹銅合金的綜合性能。
文檔編號C22F1/08GK102383078SQ201110354310
公開日2012年3月21日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者岳麗娟, 李永華, 潘建立, 馬俊杰 申請人:中色(寧夏)東方集團有限公司