【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料加工，具体为一种高强高导铜铍锆合金及其制备方法。
技术介绍
1、铍青铜作为铜合金中具有优异综合性能的一种，在适当的强化工艺后可获得较高的硬度、抗拉强度和延伸率，因此应用极其广泛，活跃于工业生产的许多领域，例如生物器械、计算机通讯、航空航天等。铍青铜的研究主要集中在1.8-2.0wt.%be含量的高铍铜合金，但是其导电性能较差，要求强度不够，因此为了提高铜铍合金的强度以及导电率，应在合金中加入更高含量的be，然而由于be及其化合物具有较高的毒性，且更高含量be的加入会产生大量的硬脆第二相，给加工带来困难，并且金属合金的延展性和导电性与强度具有折衷关系，这意味着提高金属合金强度的方法通常会降低延展性和导电性，为此不仅要在最大程度保留铍青铜高强高导的前提下，尽量降低be含量。因此通过新的合金元素 zr的加入以及be含量成分的调整、热处理工艺的变化，在合金保持低be含量的前提下，开发具有优异性能的低铍铜合金具有重要的现实意义及研究意义。
2、铜铍合金传统的强化工艺是固溶时效处理，根据铍铜相图，其固溶温度一般在760℃-800℃，固溶处理后的铍铜呈软态，经过加工成形后还需要进行时效热处理，时效温度控制在320℃，时长3h。然而，由于时效强化型合金在经过固溶后硬度较低，室温下易进行冷变形加工，内部晶粒会随冷变形受力方向变形。适当程度的变形会使晶粒出现拉长或压扁，形成晶界模糊显微组织，晶格完整性受到一定程度的影响，此外空位、位错等晶体缺陷数量显著提高，之后再进行时效处理，晶体缺陷处的时效析出相更容易形核，大量
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种高强高导铜铍锆合金及其制备方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高强高导铜铍锆合金，其组分配比为：含铍0.2wt.%~0.25wt.%，含锆2wt.%~2.5wt.%, 含钴≤0.2wt.%, 含镍≤0.2wt.%，其余为铜；
3、是在铜铍合金中加入一定含量的锆，熔炼浇注后经挤压成形进行固溶处理，再进行冷轧，之后时效处理，获得高强度高导电率的合金。
4、优选的，以含铜质量分数为 99.99% 的阴极铜、cu-40wt.%zr中间合金以及cu-10wt.%be中间合金为原料，采用真空中频感应熔炼炉进行熔炼。
5、优选的，一种高强高导铜铍锆合金的制备方法，包括以下步骤：
6、(1)制备坯料；
7、(2)固溶处理；
8、(3)冷变形处理；
9、(4)时效处理；
10、(5)精轧。
11、优选的，所述制备坯料步骤中，采用zg-0.01型真空中频感应熔炼炉进行熔炼，熔炼温度为1250~1400℃，熔炼时控制炉内压力低于 3×10-2 pa。
12、优选的，将熔炼后的液态铜铍锆合金温度保温15~20min后浇注于装备有振动台的铁型模中，振动台的频率为65-80hz、振幅为2-5mm，得到铜铍锆合金圆锭，圆锭尺寸为φ50-100mm，高度为500-1000mm，将得到的圆锭进行热挤压，挤压温度为860℃~930℃。
13、优选的，所述固溶处理步骤中，将配料置于n2 保护的管式电阻炉中进行，炉温波动不超过± 5℃，电阻炉中温度控制在860℃~930℃，固溶处理5~8 h 后快速水淬，然后清洗打磨去除表面杂质后进行冷轧处理。
14、优选的，所述冷变形处理步骤中，将固溶后的配料进行多道次正反面轧制，均匀控制每道次的压下量，为防止变形过程中开裂，选取单次变形量为15%~25%，轧制后的铍铜合金内部缺陷增加并引起晶格畸变，增加析出动力使析出加速，析出相更加弥散细小，使得位错运动阻力增加，最后轧制出的板坯厚度尺寸为0.2mm-0.25mm。
15、优选的，所述时效处理步骤中，将冷轧后的坯料在470℃~490℃下进行2~4h的时效处理，使得第二相以更小更均匀的方式析出。
16、优选的，所述精轧步骤中，在6辊精轧机上进行精轧，得到厚度为0.15mm~0.20mm，分条成宽度为10mm的铜铍锆合金带材并收卷。
17、与现有技术相比，本专利技术提供了一种高强高导铜铍锆合金及其制备方法，具备以下有益效果：
18、1、该一种高强高导铜铍锆合金及其制备方法，合金具有高强高导无磁的特点，由于zr的加入使得时效处理后合金内部产生细小均匀的cu5zr和球形的be13zr，弥散强化更好，而影响铜合金电导率的最重要因素是金属基质中溶质元素的密度，颗粒的产生使得颗粒与基体的界面能降低，使得合金强度提高。此外，颗粒与基体之间的低界面能可以提高沉淀动力学和合金基体的纯度，从而可以提高导电性。另外，锆的加入使得合金具有无磁性的特点。
19、2、该一种高强高导铜铍锆合金及其制备方法，细化晶粒并防止裂纹，本专利技术通过在铸造过程中辅以机械振动，可破碎凝固过程中的枝晶，从而抑制晶粒长大，达到细化晶粒的目的。另外，机械振动可以使zr在合金中均匀分布，从而抑制zr沿晶界连续聚集析出，以防出现裂纹。
20、3、该一种高强高导铜铍锆合金及其制备方法，操作安全，由于铍具有剧毒性，使用中间合金的形式引入铍元素，可以减少铍元素的挥发和烧损，使制备过程更为安全的同时保证铍铜合金具有良好的综合性能。
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1.一种高强高导铜铍锆合金，其特征在于：其组分配比为：含铍0.2wt.%~0.25wt.%，含锆2wt.%~2.5wt.%, 含钴≤0.2wt.%, 含镍≤0.2wt.%，其余为铜；
2.根据权利要求1所述的一种高强高导铜铍锆合金，其特征在于：以含铜质量分数为99.99% 的阴极铜、Cu-40wt.%Zr中间合金以及Cu-10wt.%Be中间合金为原料，采用真空中频感应熔炼炉进行熔炼。
3.一种高强高导铜铍锆合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种高强高导铜铍锆合金的制备方法，其特征在于：所述制备坯料步骤中，采用ZG-0.01型真空中频感应熔炼炉进行熔炼，熔炼温度为1250~1400℃，熔炼时控制炉内压力低于 3×10-2 Pa。
5.根据权利要求4所述的一种高强高导铜铍锆合金的制备方法，其特征在于：将熔炼后的液态铜铍锆合金温度保温15~20min后浇注于装备有振动台的铁型模中，振动台的频率为65-80Hz、振幅为2-5mm，得到铜铍锆合金圆锭，圆锭尺寸为φ50-100mm，高度为500-1000mm
6.根据权利要求1所述的一种高强高导铜铍锆合金的制备方法，其特征在于：所述固溶处理步骤中，将配料置于N2 保护的管式电阻炉中进行，炉温波动不超过± 5℃，电阻炉中温度控制在860℃~930℃，固溶处理5~8 h 后快速水淬，然后清洗打磨去除表面杂质后进行冷轧处理。
7.根据权利要求1所述的一种高强高导铜铍锆合金的制备方法，其特征在于：所述冷变形处理步骤中，将固溶后的配料进行多道次正反面轧制，均匀控制每道次的压下量，为防止变形过程中开裂，选取单次变形量为15%~25%，轧制后的铍铜合金内部缺陷增加并引起晶格畸变，增加析出动力使析出加速，析出相更加弥散细小，使得位错运动阻力增加，最后轧制出的板坯厚度尺寸为0.2mm-0.25mm。
8.根据权利要求1所述的一种高强高导铜铍锆合金的制备方法，其特征在于：所述时效处理步骤中，将冷轧后的坯料在470℃~490℃下进行2~4h的时效处理，使得第二相以更小更均匀的方式析出。
9.根据权利要求1所述的一种高强高导铜铍锆合金的制备方法，其特征在于：所述精轧步骤中，在6辊精轧机上进行精轧，得到厚度为0.15mm~0.20mm，分条成宽度为10mm的铜铍锆合金带材并收卷。
...【技术特征摘要】
1.一种高强高导铜铍锆合金，其特征在于：其组分配比为：含铍0.2wt.%~0.25wt.%，含锆2wt.%~2.5wt.%, 含钴≤0.2wt.%, 含镍≤0.2wt.%，其余为铜；
2.根据权利要求1所述的一种高强高导铜铍锆合金，其特征在于：以含铜质量分数为99.99% 的阴极铜、cu-40wt.%zr中间合金以及cu-10wt.%be中间合金为原料，采用真空中频感应熔炼炉进行熔炼。
3.一种高强高导铜铍锆合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种高强高导铜铍锆合金的制备方法，其特征在于：所述制备坯料步骤中，采用zg-0.01型真空中频感应熔炼炉进行熔炼，熔炼温度为1250~1400℃，熔炼时控制炉内压力低于 3×10-2 pa。
5.根据权利要求4所述的一种高强高导铜铍锆合金的制备方法，其特征在于：将熔炼后的液态铜铍锆合金温度保温15~20min后浇注于装备有振动台的铁型模中，振动台的频率为65-80hz、振幅为2-5mm，得到铜铍锆合金圆锭，圆锭尺寸为φ50-100mm，高度为500-1000mm，将得到的圆锭进行热挤压，挤压温度为860℃~930℃。
...【专利技术属性】
技术研发人员：韩坦，
申请(专利权)人：苏州金江电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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