一种铜基合金坯料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铜基合金坯料及其制备方法，铜基合金坯料包括以下组分：Cu元素：80‑97wt％，石墨烯态：1‑1.5wt％，Nb元素：2‑20％，总量为100％，制备方法包括：以纯铜锭、纯银锭、纯铜粉末、石墨烯粉末为原料，将纯铜锭、纯银锭混合后加热至1050℃，使其融化成合金熔体，保温10min后，采用氩气保护熔体液面，并且加入纯铜粉末、石墨烯粉末，对合金熔体充分搅拌3min，同时将合金熔体温度降低至900℃，并保温10min，使合金熔体迅速凝固并且形成半固态混合组织的熔体；将半固态混合组织的熔体浇注到采用循环水冷却的磨具中制备形成铸锭，以50‑200℃/min的速度冷却至室温，得到铜基合金坯料。

【技术实现步骤摘要】
一种铜基合金坯料及其制备方法
本专利技术属于铜基合金材料
，具体涉及一种铜基合金坯料及其制备方法。
技术介绍
铜及铜合金长用于引线框架、电触头、高铁线缆以及电动机电线等领域，但是传统的铜及铜合计的强度不高，因此对高强高导电的铜合金进行了研发。常用的高强高导电铜合金的强化方法有加工硬化、固溶强化、细晶强化和第二相强化，其中，固溶强化是通过合金元素融入铜基体产生晶格畸变，从而阻碍位错运动来提高合金强度的强化手段，但形成固熔体时，合金导电性能会降低，溶剂晶格的扭曲畸变破坏了晶格势场的周期性，仅有少数元素如Cd、Zn、Ag、Ni、Pb、Sn、Nb等微量加入铜中对铜电阻率的影响不大，还可以提高基体强度。以Cu-Nb、Cu-Ag为代表的铜微观复合材料具有较高的导电率和抗拉强度，是最可能实现100T耐冲强磁场的导体材料，但是Nb和Ag在Cu中的固溶度极低，弹性能力十分接近，还可以获得高的导电性和韧性。中国专利CN101818273B公开的一种高强度、高导电、抗高温软化性能的Cu-Nb合金的制备方法，将铜粉与Nb粉球磨得到Cu-Nb纳米晶固溶体粉末，经退火后与硼粉混合，真空烧结得到Cu-Nb合金坯锭，最后用铜包覆封口，热挤压得到产品。该方法中将组织结构达到纳米尺寸时，获得高强度、高导电性能，硼粉提高纳米尺度下Cu-Nb界面的稳定性。中国专利CN102703754公开的一种Cu-Ni-Si基合金及其制备方法，将纯铜、纯硅、纯镍和纯钒熔炼浇筑得到坯料，再近退火、热轧、冷轧、固溶和时效处理得到产品。由现有技术可知，目前铜基合金的制备原料都为金属粉末，无法直接制备细品的铜合金坯料，生产周期长，无法实现大批量生产。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种铜基合金坯料及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：提供一种铜基合金坯料，包括以下组分：Cu元素：80-97wt％，石墨烯态：1-1.5wt％，Nb元素：2-20％，总量为100％。在上述的一种铜基合金坯料中，所述Cu元素的含量为97wt％，石墨烯态的含量为1wt％，Nb元素的含量为2％。在上述的一种铜基合金坯料中，所述铜基合金坯料中晶粒尺寸为1-30μm。在上述的一种铜基合金坯料中，所述铜基合金坯料导电率高于75-100％IACS。在上述的一种铜基合金坯料中，所述铜基合金坯料抗拉强度为600-1700MPa。还提供一种制备上述的铜基合金坯料的方法，所述方法包括：以纯铜锭、纯银锭、纯铜粉末、石墨烯粉末为原料，将纯铜锭、纯银锭混合后加热至1050℃，使其融化成合金熔体，保温10min后，采用氩气保护熔体液面，并且加入纯铜粉末、石墨烯粉末，对合金熔体充分搅拌3min，同时将合金熔体温度降低至900℃，并保温10min，使合金熔体迅速凝固并且形成半固态混合组织的熔体；将半固态混合组织的熔体浇注到采用循环水冷却的磨具中制备形成铸锭，以50-200℃/min的速度冷却至室温，得到铜基合金坯料。优选地，所述原料成分组成为纯铜锭为65wt％、纯银锭30wt％、纯铜粉末4wt％，石墨烯粉末1wt％。具体实施方式本实施例1：(1)以纯铜锭、纯银锭、纯铜粉末、石墨烯粉末为原料，其成分组成为纯铜锭为85wt％、纯银锭12wt％、纯铜粉末2wt％，石墨烯粉末1wt％，总量为100％，其中纯铜粉末的直径为0.5μm，并且经过还原处理取出其表面氧化物。(2)首先将纯铜锭、纯银锭混合后加热至1100℃，使其融化成合金熔体，保温10min后，采用氩气保护熔体液面，并且加入纯铜粉末、石墨烯粉末，采用机械搅拌方式对合金熔体充分搅拌3min，同时将合金熔体温度降低至900℃，并保温10min，使合金熔体迅速凝固并且形成半固态混合组织的熔体。(3)将半固态混合组织的熔体浇注到采用循环水冷却的磨具中制备形成铸锭，以80℃/min的速度冷却至室温，得到含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料。(4)将含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料加热至710℃，保温1h，将铸锭沿着纵向、横向和轴向三个正交方向分布进行锻造成型，每个方向上的锻造压下量30％，随后将锻坯空冷至室温，再将锻坯加热至500℃保温1h，沿着纵向、横向和轴向三个正交方向分布进行锻造成型，每个方向上的锻造压下量30％，随后将锻坯空冷至室温，再将锻坯加热至400℃保温1h，沿着纵向、横向和轴向三个正交方向分布进行锻造成型，每个方向上的锻造压下量30％，随后将锻坯空冷至室温，再将锻坯加热至300℃保温1h，沿着纵向、横向和轴向三个正交方向分布进行锻造成型，每个方向上的锻造压下量30％，随后将锻坯空冷至室温。实施例2：(1)以纯铜锭、纯铌锭、纯铌粉末、石墨烯粉末为原料，其成分组成为纯铜锭为97wt％、纯铌锭1wt％、纯铌粉末1wt％，石墨烯粉末1wt％，总量为100％，其中纯铌粉末的直径为30μm，并且经过还原处理取出其表面氧化物。(2)首先将纯铜锭、纯铌锭混合后加热至1300℃，使其融化成合金熔体，保温10min后，采用氩气保护熔体液面，并且加入纯铌粉末、石墨烯粉末，采用机械搅拌方式对合金熔体充分搅拌5min，同时将合金熔体温度降低至1200℃，并保温15min，使合金熔体迅速凝固并且形成半固态混合组织的熔体。(3)将半固态混合组织的熔体浇注到采用循环水冷却的磨具中制备形成铸锭，以190℃/min的速度冷却至室温，得到含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料。实施例3：(1)以纯铜锭、纯银锭、纯银粉末、石墨烯粉末为原料，其成分组成为纯铜锭为87wt％、纯银锭10wt％、纯银粉末2wt％，石墨烯粉末1wt％，总量为100％，其中纯银粉末的直径为25μm，并且经过还原处理取出其表面氧化物。(2)首先将纯铜锭、纯银锭混合后加热至1100℃，使其融化成合金熔体，保温10min后，采用氩气保护熔体液面，并且加入纯银粉末、石墨烯粉末，采用机械搅拌方式对合金熔体充分搅拌3min，同时将合金熔体温度降低至1000℃，并保温10min，使合金熔体迅速凝固并且形成半固态混合组织的熔体。(3)将半固态混合组织的熔体浇注到采用循环水冷却的磨具中制备形成铸锭，以100℃/min的速度冷却至室温，得到含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料。(4)将含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料加热至720℃，保温1h，将铸锭沿着纵向、横向和轴向三个正交方向分布进行锻造成型，每个方向上的锻造压下量20％，随后将锻坯空冷至室温，再将锻坯加热至500℃保温1h，沿着纵向、横向和轴向三个正交方向分布进行锻造成型，每个方向上的锻造压下量20％，随后将锻坯空冷至室温，再将锻坯加热至400℃保温1h，沿着纵向、横向和轴向三个正交方向分布进行锻造成型，每个方向上的锻造压下量20％，随后将锻坯空冷至室温，再将锻坯加热至300℃保温1h，沿着纵向、横向和轴向三个正交方向分布进行锻造成型，每个方向上的锻造压下量20％，随后将锻坯空冷至室温。实施例4：(1)以纯铜锭、纯银锭、纯铜粉末、石墨烯粉末为原料，其成分组成为纯铜锭为65wt％、纯银锭30wt％、纯铜粉末4wt％，石墨烯粉末1wt％，总量为100％，其中纯铜粉末的直径为50μm，并且经过还原处理取出其表面氧化物。(2)首先将纯铜锭、纯银锭混合后加热至1050本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜基合金坯料，其特征在于，包括以下组分：Cu元素：80‑97wt％，石墨烯态：1‑1.5wt％，Nb元素：2‑20％，总量为100％。

【技术特征摘要】
1.一种铜基合金坯料，其特征在于，包括以下组分：Cu元素：80-97wt％，石墨烯态：1-1.5wt％，Nb元素：2-20％，总量为100％。2.根据权利要求1所述的一种铜基合金坯料，其特征在于，所述Cu元素的含量为97wt％，石墨烯态的含量为1wt％，Nb元素的含量为2％。3.根据权利要求1所述的一种铜基合金坯料，其特征在于，所述铜基合金坯料中晶粒尺寸为1-30μm。4.根据权利要求1所述的一种铜基合金坯料，其特征在于，所述铜基合金坯料导电率高于75-100％IACS。5.根据权利要求1所述的一种铜基合金坯料，其特征在于，所述铜基合金坯料抗拉强度为600-1700MPa。6.一种制备上述权利要求1-5中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：刘爽，
类型：发明
国别省市：湖北,42