一种氧化钕弥散强化铜基合金及其制备方法
【专利摘要】一种氧化钕弥散强化铜基合金及其制备方法，涉及合金技术领域。氧化钕弥散强化铜基合金，包括铜基基体和增强组分，铜基基体为铜基合金粉末，含有的成分和质量含量百分比为：Mo：0.1~0.5wt%，SiC：0.1~1wt%，Ti：1~2%，余量为Cu，增强组分为氧化钕。其制备方法为(1)球磨，获得混合物料；(2)压制，获得压制合金；(3)高温烧结，得到烧结物料；(4)将烧结物料进行热挤压、预变形、中间退火、最终变形、最终退火，制得氧化钕弥散强化铜基合金。该方法有效的改善了铜基合金的耐热稳定性，并且氧化钕的加入细化了晶粒，使得氧化钕在铜基合金中均匀分布，并且稀土钕元素净化了杂质，使得单位晶体杂质数量减少，铜基合金综合机械性能得到提高。
【专利说明】
一种氧化钕弥散强化铜基合金及其制备方法[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及合金技术领域，特别涉及一种氧化钕弥散强化铜基合金及其制备方法。【背景技术】
[0003]铜基合金因为具有优良的导电、导热性、耐腐蚀性，并且便于铸造、易塑性加工，广泛应用于集成电路封装材料、灯丝引线、电动机电刷、电触头等导电材料及火箭、飞机机翼等自冷导热材料。但是铜基合金在机械性能方法往往满足不了要求。
[0004]为了改善铜基合金的机械性能，并且不影响其导电导热性，在制备工艺上，主要有机械合金化法、共沉淀法和内氧化法。通过在铜基体内引入细小、弥散均匀分布的增强相， 使得弥散强化的铜基合金不仅具有高强度、同时兼备优良的导电、导热性，能满足很多高要求的工作环境。
[0005]机械合金化法，用高能研磨机或球磨机实现固态合金化的过程。在球磨过程中，增强相颗粒嵌入Cu颗粒中，形成弥散强化铜合金，该方法具有简单易操作，成本低，可在室温下实现合金化。但是在制备过程中，材料容易吸附氧或发生氧化，在球磨过程中，高能研磨机或球磨机中的其他物质会进入Cu颗粒中，对材料有污染；同时，这种制备方法，增强相颗粒在Cu颗粒中分布状态不均匀。
[0006]内氧化法，是将合金粉与氧源混合，在将混合粉加热，氧源分解，生成氧，氧与增强相合金翻译，最后用H2去除多余的氧，得到最终的弥散强化合金。该方法增强相颗粒在Cu颗粒中分布均匀，界面结合好，性能优异，但是，这种制备方法，增强相的氧化程度不充分，难以制备高含量的弥散强化合金。
【发明内容】
[0007]本发明提供了一种氧化钕弥散强化铜基合金及其制备方法，该方法有效的改善了铜基合金的耐热稳定性，并且氧化钕的加入细化了晶粒，使得氧化钕在铜基合金中均匀分布，并且稀土钕元素净化了杂质，使得单位晶体杂质数量减少，铜基合金综合机械性能得到提尚。
[0008]本发明的一种氧化钕弥散强化铜基合金，包括铜基基体和增强组分，铜基基体为铜基合金粉末，含有的成分和质量含量百分比为:Mo:0.1?0.5wt%，SiC:0.1?lwt%，T1: 1~2%， 余量为Cu，增强组分为氧化钕;其中，按质量比，氧化钕:铜基基体=(1.5:100M 2.5:100)。
[0009]本发明的氧化钕弥散强化铜基合金，其抗拉强度为750?1560MPa，导电率为50?86% IACS.，其中制备的氧化钕弥散强化基合金，在1100°C 100h破断强度为15?18kg/mm2。
[0010]本发明的一种氧化钕弥散强化铜基合金的制备方法，包括以下步骤:(1)将铜基合金粉末和氧化钕加入到球磨罐中，在保护气氛围下，混合均匀，球磨，获得混合物料；(2)将7/8?9/10体积的混合物料的经过100?150Mpa的等静压压制，压制时间为150? 240s，获得压制合金；(3)将压制合金用剩余的混合物料覆盖，加热至1200?1400 °C高温烧结10?12h，随炉冷却，得到烧结物料；(4)将烧结物料进行热挤压、预变形、中间退火、最终变形、最终退火，制得氧化钕弥散强化铜基合金。
[0011]其中，所述步骤(1)中，球磨罐的转速为100?150r/min，球磨时间为大于等于4h。
[0012]所述步骤(1)中，氧化钕粉末的平均粒度小于等于5wn，铜基合金粉末的平均粒度小于等于lOOym。
[0013]所述步骤(1)中，保护气为氮气、氩气中的一种。
[0014]所述步骤(4)中，预变形和最终变形采用的方法为锻造、乳制或者拉拔中的一种， 累计总变形量为85?90%。[〇〇15] 所述步骤(4)中，中间退火，将预变形后的合金，加热至450?550°C，保温0.5?2h，随炉冷却至室温。
[0016]所述步骤(4)中，最终退火，将最终变形的合金，加热至400?500°C，保温0.5?2h，获得氧化钕弥散强化铜基合金。
[0017]本发明的氧化钕弥散强化铜基合金及其制备方法，其有益效果为:该方法有效的改善了铜基合金的耐热稳定性，并且氧化钕的加入细化了晶粒，使得氧化钕在铜基合金中均匀分布，并且稀土钕元素净化了杂质，使得单位晶体杂质数量减少，铜基合金综合机械性能得到提高。该方法利用变形处理，定向结晶使得氧化钕弥散强化铜基合金具有纤维状的晶体组织，合金强度进一步加强。【具体实施方式】
[0018]下面结合实施例对本发明进一步说明。
[0019]实施例1一种氧化钕弥散强化铜基合金的制备方法，包括以下步骤:(1)将铜基合金粉末和氧化钕加入到球磨罐中，在N2氛围下，混合均匀，球磨，获得混合物料;其中，铜基合金粉末，含有的成分和质量含量百分比为:Mo: 0.3wt%，SiC: 0.5wt%，T1: 2%，余量为Cu;其中，按质量比，氧化钕:铜基合金粉末=2:100;氧化钕粉末的平均粒度为5y m，铜基合金粉末的平均粒度为8OW11，球磨罐的转速为300r/min，球磨时间为4h。
[0020](2)将8/9体积的混合物料的经过lOOMpa的等静压压制，压制时间为200s，获得压制合金；(3)将压制合金用剩余的混合物料覆盖，加热至1300 °C高温烧结12h，随炉冷却，得到烧结物料；(4)将烧结物料进行拉拔，累计变形率为85%;将拉拔后的合金，加热至500°C，保温lh，随炉冷却至室温；将合金进行再次拉拔，累计总变形率为90%;将再次拉拔后的合金，加热至400°C，保温0.5h，获得氧化钕弥散强化铜基合金。
[0021]制得氧化钕弥散强化铜基合金，抗拉强度为1320MPa，导电率为75%IACS.，其中制备的氧化钕弥散强化基合金，在1100°C100h破断强度为18kg/mm2。[〇〇22] 实施例2一种氧化钕弥散强化铜基合金的制备方法，包括以下步骤:(1)将铜基合金粉末和氧化钕加入到球磨罐中，在Ar氛围下，混合均匀，球磨，获得混合物料;其中，铜基合金粉末，含有的成分和质量含量百分比为:Mo: 0.lwt%，SiC: 0.6wt%，T1: 1%，余量为Cu;其中，按质量比，氧化钕:铜基合金粉末=1.5:100;氧化钕粉末的平均粒度为4 Mi，铜基合金粉末的平均粒度为lOOwn，球磨罐的转速为260r/min，球磨时间为5h。
[0023] (2)将7/8体积的混合物料的经过150Mpa的等静压压制，压制时间为150s，获得压制合金；(3)将压制合金用剩余的混合物料覆盖，加热至1400 °C高温烧结10h，随炉冷却，得到烧结物料；(4)将烧结物料进行锻造，累计变形率为85%;将锻造后的合金，加热至450°C，保温2h，随炉冷却至室温；将合金进行拉拔，累计总变形率为90%;将拉拔后的合金，加热至400°C，保温2h，获得氧化钕弥散强化铜基合金。[〇〇24]制得氧化钕弥散强化铜基合金，抗拉强度为750MPa，导电率为86%IACS.，其中制备的氧化钕弥散强化基合金，在1100°C100h破断强度为15kg/mm2。[〇〇25] 实施例3一种氧化钕弥散强化铜基合金的制备方法，包括以下步骤:(1)将铜基合金粉末和氧化钕加入到球磨罐中，在N2氛围下，混合均匀，球磨，获得混合物料;其中，铜基合金粉末，含有的成分和质量含量百分比为:Mo: 0.5wt%，SiC: 0.lwt%，T1: 2%，余量为Cu;其中，按质量比，氧化钕:铜基合金粉末=2.5:100;氧化钕粉末的平均粒度为5 Mi，铜基合金粉末的平均粒度为lOOwn，球磨罐的转速为200r/min，球磨时间为5h。[〇〇26] (2)将9/10体积的混合物料的经过150Mpa的等静压压制，压制时间为200s，获得压制合金；(3)将压制合金用剩余的混合物料覆盖，加热至1200 °C高温烧结10h，随炉冷却，得到烧结物料；(4)将烧结物料进行拉拔，累计变形率为85%;将拉拔后的合金，加热至550°C，保温lh，随炉冷却至室温；将合金进行拉拔，累计总变形率为89%;将拉拔后的合金，加热至500°C，保温0.5h，获得氧化钕弥散强化铜基合金。[〇〇27]制得氧化钕弥散强化铜基合金，抗拉强度为1560MPa，导电率为50%IACS.，其中制备的氧化钕弥散强化基合金，在1100°C100h破断强度为16kg/mm2。
[0028] 实施例4一种氧化钕弥散强化铜基合金的制备方法，包括以下步骤:(1)将铜基合金粉末和氧化钕加入到球磨罐中，在Ar氛围下，混合均匀，球磨，获得混合物料；其中，铜基合金粉末，含有的成分和质量含量百分比为:Mo: 0.3wt%，SiC: lwt%，T1:1.5%，余量为Cu;其中，按质量比，氧化钕:铜基合金粉末=2:100;氧化钕粉末的平均粒度为5 Mi，铜基合金粉末的平均粒度为90M1，球磨罐的转速为100r/min，球磨时间为8h。[〇〇29](2)将9/10体积的混合物料的经过120Mpa的等静压压制，压制时间为240s，获得压制合金；(3)将压制合金用剩余的混合物料覆盖，加热至1350 °C高温烧结12h，随炉冷却，得到烧结物料；(4)将烧结物料进行压制，累计变形率为90%;将压制后的合金，加热至480°C，保温0.5h，随炉冷却至室温；将合金进行再次压制，累计总变形率为90%;将再次压制后的合金，加热至450°C，保温lh，获得氧化钕弥散强化铜基合金。
[0030]制得氧化钕弥散强化铜基合金，抗拉强度为980MPa，导电率为66%IACS.，其中制备的氧化钕弥散强化基合金，在1100°C100h破断强度为18kg/mm2。
【主权项】
1.一种氧化钕弥散强化铜基合金，其特征在于，包括铜基基体和增强组分，铜基基体为 铜基合金粉末，含有的成分和质量含量百分比为:Mo:0.1?0.5wt%，SiC:0.1?lwt%，T1: 1~2%， 余量为Cu，增强组分为氧化钕;其中，按质量比，氧化钕:铜基基体=(1.5:100M 2.5:100)。2.根据权利1要求所述的氧化钕弥散强化铜基合金，其特征在于，氧化钕弥散强化铜基 合金，其抗拉强度为750?1560MPa，导电率为50?86%IACS.，其中制备的氧化钕弥散强化基合 金，在1100°C100h破断强度为15?18kg/mm2。3.权利1要求所述的氧化钕弥散强化铜基合金的制备方法，其特征在于，包括以下步 骤:(1)将铜基合金粉末和氧化钕加入到球磨罐中，在保护气氛围下，混合均匀，球磨，获得 混合物料；(2)将7/8?9/10体积的混合物料的经过100?150Mpa的等静压压制，压制时间为150? 240s，获得压制合金；(3)将压制合金用剩余的混合物料覆盖，加热至1200?1400°C高温烧结10?12h，随炉冷 却，得到烧结物料；(4)将烧结物料进行热挤压、预变形、中间退火、最终变形、最终退火，制得氧化钕弥散强化铜基合金。4.其中，根据权利3要求所述的氧化钕弥散强化铜基合金的制备方法，其特征在于，所 述步骤(1)中，球磨罐的转速为100?300r/min，球磨时间为大于等于4h。5.根据权利3要求所述的氧化钕弥散强化铜基合金的制备方法，其特征在于，所述步骤 (1)中，氧化钕粉末的平均粒度小于等于5mi，铜基合金粉末的平均粒度小于等于10mi。6.根据权利3要求所述的氧化钕弥散强化铜基合金的制备方法，其特征在于，所述步骤 (1)中，保护气为氮气、氩气中的一种。7.根据权利3要求所述的氧化钕弥散强化铜基合金的制备方法，其特征在于，所述步骤 (4)中，预变形和最终变形采用的方法为锻造、乳制或者拉拔中的一种，累计总变形量为85? 90% 〇8.根据权利3要求所述的氧化钕弥散强化铜基合金的制备方法，其特征在于，所述步骤 (4)中，中间退火，将预变形后的合金，加热至450?550°C，保温0.5?2h，随炉冷却至室温。9.根据权利3要求所述的氧化钕弥散强化铜基合金的制备方法，其特征在于，所述步骤 (4)中，最终退火，将最终变形的合金，加热至400?500 °C，保温0.5?2h。
【文档编号】C22C9/00GK106086514SQ201610733226
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月27日
【发明人】郭云琴
【申请人】郭云琴