【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种通过异质织构获得高强高弹铜合金的方法，属于精密弹性元件制备。
技术介绍
1、高强弹性铜合金一般指具有 1000 mpa 以上强度、125 gpa 以上弹性模量的铜合金。高强高弹的铜合金在电子、电气、航空航天、交通运输等领域有着广泛的应用前景，高可靠性连接器用弹性铜合金主要是铍铜合金。铍铜合金含剧毒物质铍，在高于 150 ℃环境下的应力松弛率急剧增大，极易导致弹性元器件在工作状态下的接触压力发生改变，致使连接器工作失效。开发新型的环保超高强、高抗应力松弛、成形性能优良、可靠性高的导电弹性铜合金成为弹性材料研究热点。cu-ni-mn、cu-ti 和 cu-ni-sn 等合金均属于时效强化型合金，经过形变热处理后，可获得与铍铜合金相媲美的强度和弹性性能。
2、专利cn114990380b公开一种1500mpa级无铍超级高强高韧铜合金及其制备方法；其成分质量百分比为：al：9.5～11.5％，fe：3.5～6.0％，ni：3.5～6.0％，mn：0.3～1.2％，cr：0.2～1.0％，hf：0.5～1.2％，mo：0.1～0.4％，sn：0.1～0.2％，ni、fe、al含量的关系为(ni+fe)：al＝0.8～1.2：1，p、s、bi、as的总含量控制在0.001％以下，其余为cu和不可避免的杂质。制备包括真空感应熔炼、均匀化处理及开坯、高温轧制、中温强变形连续轧制、纳米退火孪晶调控热处理、小变形异步冷轧以及低温时效热处理，可以获得超细化显微组织、不同种类的纳米级析出相及高密度退火孪晶协同强化的超高强铜
3、上述工艺所得的铜合金材料，通过其所述操作提高铜合金强度时断裂延伸率和弹性模量极低，而提高材料的弹性模量则会使强度大幅减弱，无法同时兼顾强度和弹性。因此，有必要提供一种可以兼顾提升铜合金强度和弹性的制备方法，适应未来高强高弹铜合金的发展要求，进一步拓展高强高弹铜合金材料在各行业上的应用。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种通过异质织构获得高强高弹铜合金的方法，采用互相叠层的方式，制备出相邻层织构的软硬取向不同的多层板，然后经过大压缩比的热轧处理，最后进行循环的“冷轧+热处理”的处理工艺产生粗细孪晶相互叠层的微观结构，从而达到同时兼顾铜合金力学性能和弹性性能的加工目标。
2、本专利技术的技术方案如下，一种通过异质织构获得高强高弹铜合金的方法，具体步骤如下：
3、利用软硬两种取向织构的铜合金的板材进行互相叠层，获得异质织构，从而得到高强高弹的铜合金；该方法包括以下步骤：
4、（1）通过定向凝固方法，得到厚度相同的两种不同织构的铜合金板材，一种织构为硬取向，另一种织构为软取向，将两种织构的板材切割成相同的尺寸。
5、（2）将两种织构的板材按照互相叠层的方式叠放在一起，形成一个多层板材，使得叠放好的多层板相邻层织构织构方向不同、软硬取向不同，使得在后续轧制及热处理的过程中扩大材料的各向异性。
6、（3）将步骤（2）得到的多层板材进行大压缩比热轧。
7、（4）再采用循环“冷轧+热处理”的处理工艺，且总循环次数不少于5次，循环过程中冷轧变形量逐步递减。由于多层板和相邻织构软硬取向不同，在热轧后再循环进行“冷轧+热处理”工艺时每层的组织变化不同，硬取向织构层形成大的粗孪晶，软取向层形成小的细孪晶，使得材料同时具备粗孪晶产生的高弹性和细孪晶的高强度。
8、优选的，本专利技术所述铜合金成分及其质量百分比为：2.0%~4.0%的ni，1.5%~3.0%的al，1.0%~2.0%的zn，0.4%~1.5%的si，余量为铜和一些不可避免的杂质元素。
9、优选的，本专利技术步骤（3）中大压缩比热轧过程中压缩量为95%以上，其中热轧的温度为800℃~900℃，轧制速度为0.5m/s~1m/s，每次轧制通过的减少厚度控制在20%~40%。大压缩量的热轧可以有效地改变材料的微观结构，使其更加紧密，从而提高材料的强度和弹性，缓速轧制可以导致晶粒更好的沿织构方向进行延伸和细分，促进细晶组织的形成，控制每道次的减少厚度有助于实现所需的减薄，同时避免对材料的过度应变。
10、优选的，本专利技术步骤（4）中冷轧温度为20℃~40℃，冷轧的累计变形量为50%~60％。
11、优选的，本专利技术步骤（4）中热处理的具体工艺参数：温度为400℃~600℃，保温时间为1~2h。
12、本专利技术所述铜合金织构硬取向为（111），软取向为（100），例如c7035铜镍硅钴合金、c1820铜铬合金、c6470铜硅合金、c1890铜钛合金和c7025铜镍硅合金等。
13、本专利技术所述循环重复“冷轧+热处理”工艺是实现异质织构的关键步骤，它可以使材料在微观尺度上形成不同的晶体取向，从而在宏观尺度上实现材料性能的异质化。铜合金成分比例，确保合金具有良好的基础性能。
14、本专利技术的原理：
15、定向凝固是一种常用的金属固态相变过程控制方法，它可以通过控制凝固过程中的温度梯度和凝固速度，使得合金在凝固过程中形成统一的晶体取向，也就是织构。这种方法主要应用于制备具有特定性能的合金材料，如高温合金、硬质合金等。
16、本专利技术通过定向凝固方法，得到两种不同织构的铜合金板材，一种为(111)硬取向织构，另一种为(100) 软取向织构。然后将这两种织构的板材按照互相叠层的方式叠放在一起，形成一个多层板材。这样做的目的是使得叠放好的多层板相邻层织构的软硬取向不同，扩大其各向异性；在随后的大压缩比热轧和循环进行“冷轧+热处理”工艺，由于多层板和相邻织构软硬取向不同，每层的组织变化不同，硬取向织构层形成大的粗孪晶，软取向层形成小的细孪晶，使得材料同时具备粗孪晶产生的高弹性和细孪晶的高强度。
17、本专利技术的有益效果：
18、本专利技术所述方法使得材料在保持高强度的同时，也具有了良好的弹性，从而大大提高了材料的使用性能。这是因为硬取向织构层在“冷轧+热处理”的过程中形成了大的粗孪晶，而软取向层则形成了小的细孪晶；这种结构的设计本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种通过异质织构获得高强高弹铜合金的方法，其特征在于，利用软硬两种取向织构的铜合金的板材进行互相叠层，获得异质织构，从而得到高强高弹的铜合金；该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述通过异质织构获得高强高弹铜合金的方法，其特征在于：步骤（3）中大压缩比热轧过程中压缩量为95%以上，热轧的温度为800℃~900℃，轧制速度为0.5m/s~1m/s，每次轧制通过的减少厚度控制在20%~40%。
3.根据权利要求1所述通过异质织构获得高强高弹铜合金的方法，其特征在于：步骤（4）中冷轧温度为20℃~40℃，冷轧的累计变形量为50%~60％。
4.根据权利要求1所述通过异质织构获得高强高弹铜合金的方法，其特征在于：步骤（4）中热处理的具体工艺参数：温度为400℃~600℃，保温时间为1~2h。
【技术特征摘要】
1.一种通过异质织构获得高强高弹铜合金的方法，其特征在于，利用软硬两种取向织构的铜合金的板材进行互相叠层，获得异质织构，从而得到高强高弹的铜合金；该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述通过异质织构获得高强高弹铜合金的方法，其特征在于：步骤（3）中大压缩比热轧过程中压缩量为95%以上，热轧的温度为800℃~900℃，轧制速度为0.5m/s~1m/s，...
【专利技术属性】
技术研发人员：韦贺，李程，彭慕兰，张文高，吕啟涛，王慧文，李祖来，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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