【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铜合金，具体而言，涉及一种改性铜合金及其制备方法。
技术介绍
1、高强高导铜合金由于其优异的力学性能及电学性能，已经在电气化接触线、引线框架、电阻焊电极材料、连铸钢结晶器等方面得到了广泛的应用。不过随着这些领域的快速发展，其对高强高导铜合金综合性能也提出了更高要求。以电气化铁路接触线为例，高强高导铜合金接触线作为关键零部件，是保障电气化铁路安全稳定行驶的重要条件。电气化接触线通过与受电弓滑板摩擦的方式将接受的电能输送至机车，在传输电能时，接触线不仅会发生不断磨损，需要持续不停歇承受架线的张力以及附加力等多种力的影响，很容易导致接触线发生故障，严重时会断开，即高铁断电，这引发的后续影响非常恶劣。因此，电气化接触线所用的铜合金原料不但需要拥有良好的导电导热性，合金的软化温度、拉伸强度、耐磨性和耐腐蚀性等性能也必须足够高。此外，近年来随着电子信息技术的快速发展，尤其以集成电路为核心的半导体产业作为现代信息技术的支柱产业更得到了突飞猛进的发展，从而导致其对材料品种和性能要求也越来越多和苛刻。由于集成电路主要由芯片、引线框架两部分组成，而其中引线框架材料起着传递信号，保护内部元器件并向外散热的作用，是集成电路的关键零部件。目前集成电路引线框架材料中有80％以上采用高精度铜合金冲蚀而成。全世界开发用于引线框架的铜合金已有百余种，合金的体系主要包括cu-fe-p系、cu-ni-si系及cu-cr系等。随着电子信息工业的迅猛发展，目前高端集成电路的引线数量的庞大化使引线之间的宽度、距离与厚度不断降低，导致引线框架不断向多脚化、小型
2、与其他溶质元素相比，cr元素和zr元素对cu合金基体导电率影响不大，cu-cr和cu-zr二元合金一般在导电性能上均具有较大优势(普遍可在80％iacs以上)。但就强度而言，二者都无法达到很高的强度，最大仅能达到480mpa左右，由于强度的限制导致这两种合金在社会中的应用面都比较窄。为此，针对cu-cr、cu-zr二元合金的性能不足，已有大量有关微合金化调控研究。已有研究发现zr加入cu-cr合金中可使cr相的长大变迟缓，加快时效时cr粒子偏聚，对时效析出速率也有促进作用，且合金基体内析出的cr相也可呈细小弥散分布特征，合金的强度可得到较大的提高，且zr的添加对合金导电率的影响极小。此外，也有研究发现，添加zr元素后，合金时效时溶解在基体中的zr原子可占据合金基体内的一些空位缺陷，对cr原子扩散产生一定阻碍作用，从而导致了cr析出相粗化难度增加，尺寸相对较为细小，最终可使cu-cr-zr合金强度和高温软化性能均获一定提高。整体而言，cu-cr-zr系合金是目前研制出来可同时兼具高强度和高电导率的关键铜合金之一。大量研究表明，该系合金板带材普遍需要经过固溶、冷变形与时效相结合的形变时效热处理工艺进行调控才可能兼具高强度和高导电性，单纯的固溶+时效均无法达到高强度需求，相关机理尚不明确。此外，虽然zr元素的添加对cu-cr系合金时效析出有显著促进作用，但是cr元素与zr元素的含量及其搭配比例并不清楚，随着cr元素与zr元素的含量及其搭配比例的变化，热加工工艺也需要进行合适的优化才可能使得该系合金综合性能获得显著提高。不过截止到目前，大部分合金开发集中在添加微量的zr元素开展形变热处理调控研究不仅不系统，而且在cr元素与zr元素的相互作用机制不够清楚的条件下很难找到最佳成分设计原则和范围，进而通过合适的工艺使其综合性能获得显著提高。
3、根据新一代高强高导铜合金材料的性能需求，同时考虑到影响合金的强度、导电率、抗高温软化性能、抗应力松弛性能等的关键因素仍然是成分和工艺。因此，非常有必要开发一种有效促进cu-cr-zr系合金强度、导电率和抗应力松弛性能的制备方法，从而更好满足高新
对该类材料的迫切需求。此外，该新型cu-cr-zr系合金材料及其制备工艺对于其他新型金属材料的进一步开发也会产生重要的启发和推动作用。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种改性铜合金板材及其制备方法，以解决现有技术中的cu-cr-zr系合金存在难以同时兼顾高强度、高导电率和高抗应力松弛性能的问题。
2、为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种改性铜合金板材，以质量百分比计，该改性铜合金板材包括：0.8～1.5wt％的cr元素、0.05～0.3wt％的zr元素、0.001～0.10wt％的c元素、0.001～0.10wt％的n元素，其余为cu元素。
3、进一步地，以质量百分比计，上述改性铜合金板材包括：0.8～1.4wt％的cr元素、0.05～0.22wt％的zr元素、0.001～0.10wt％的c元素、0.001～0.10wt％的n元素，其余为cu元素；和/或cr元素和zr元素的重量比为5～13：1。
4、进一步地，上述改性铜合金板材中包括纳米弥散粒子，纳米弥散粒子包括纳米碳化物弥散粒子和纳米氮化物弥散粒子，其中，纳米碳化物弥散粒子的质量含量为0.005～0.5wt％，优选为0.015～0.048wt％，和/或纳米氮化物弥散粒子的质量含量为0.0043～0.43wt％，优选为0.013～0.042wt％；和/或改性铜合金板材的位错密度为1.1×1015～2.0×1015m-2，和/或改性铜合金板材还包括沉淀相，纳米弥散粒子和沉淀相均呈弥散分布。
5、进一步地，上述改性铜合金板材的抗拉强度为554.3～628.2mpa，改性铜合金板材的屈服强度为525.6～626.1mpa，改性铜合金板材的导电率60.3～84.2％iacs，改性铜合金板材的室温、1000h应力松弛率为5.86～18.2％，改性铜合金板材的硬度为152.2～209.4hv。
6、根据本专利技术的一个方面，提供了一种上述改性铜合金板材的制备方法，该制备方法包括：步骤s1，按上述cr元素、zr元素与cu元素的含量完成配料，将配料依次进行熔化、保温、物理场搅拌和控温浇铸，得到铜合金铸锭；步骤s2，对铜合金铸锭依次进行第一高温热处理、第一冷却处理、第二高温热处理、第二冷却处理、热轧变形、第三冷却处理，得到热轧变形后铜合金板材；步骤s3，将热轧变形后铜合金板材依次进行第一超低温循环深冷轧变形和第一时效处理，得到第一变形后铜合金板材；步骤s4，将第一变形后铜合金板材进行第二超低温循环深冷轧变形，得到改性铜合金板材；其中，熔化和保温在真空中频感应炉中的石墨坩埚内进行，搅拌和浇铸在氮气气氛中进行；热轧变形的开轧温度为700～840℃，热轧变形的终轧温度>500℃。
7、进一步地，上述步骤s1包括：步骤s11，在真空度小于0.1pa时，将配料在石本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种改性铜合金板材，其特征在于，以质量百分比计，所述改性铜合金板材包括：0.8～1.5wt％的Cr元素、0.05～0.3wt％的Zr元素、0.001～0.10wt％的C元素、0.001～0.10wt％的N元素，其余为Cu元素。
2.根据权利要求1所述的改性铜合金板材，其特征在于，以质量百分比计，所述改性铜合金板材包括：0.8～1.4wt％的所述Cr元素、0.05～0.22wt％的所述Zr元素、0.001～0.10wt％的所述C元素、0.001～0.10wt％的所述N元素，其余为所述Cu元素；和/或所述Cr元素和所述Zr元素的重量比为5～13：1。
3.根据权利要求1或2所述的改性铜合金板材，其特征在于，所述改性铜合金板材中包括纳米弥散粒子，所述纳米弥散粒子包括纳米碳化物弥散粒子和纳米氮化物弥散粒子，其中，所述纳米碳化物弥散粒子的质量含量为0.005～0.5wt％，优选为0.015～0.048wt％，和/或所述纳米氮化物弥散粒子的质量含量为0.0043～0.43wt％，优选为0.013～0.042wt％；
4.根据权利要求1至3中任一项所述的
5.一种权利要求1至4中任一项所述的改性铜合金板材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述第一高温热处理的温度为850～980℃，所述第一高温热处理的升温速率>100℃/min，所述第一高温热处理的时间为2～20h；
8.根据权利要求5至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，当所述第一时效的温度为380～500℃，所述第一时效的时间为7～15h时，经过所述步骤S3和所述步骤S4得到所述改性铜合金板材；
9.根据权利要求5至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，当所述第一时效的温度为380～500℃，所述第一时效的时间为0.2～3h时，所述制备方法还包括：
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述第二时效的温度为380～480℃，所述第二时效的时间为0.5～5h，所述第二时效的升温速率>50℃/min；
...【技术特征摘要】
1.一种改性铜合金板材，其特征在于，以质量百分比计，所述改性铜合金板材包括：0.8～1.5wt％的cr元素、0.05～0.3wt％的zr元素、0.001～0.10wt％的c元素、0.001～0.10wt％的n元素，其余为cu元素。
2.根据权利要求1所述的改性铜合金板材，其特征在于，以质量百分比计，所述改性铜合金板材包括：0.8～1.4wt％的所述cr元素、0.05～0.22wt％的所述zr元素、0.001～0.10wt％的所述c元素、0.001～0.10wt％的所述n元素，其余为所述cu元素；和/或所述cr元素和所述zr元素的重量比为5～13：1。
3.根据权利要求1或2所述的改性铜合金板材，其特征在于，所述改性铜合金板材中包括纳米弥散粒子，所述纳米弥散粒子包括纳米碳化物弥散粒子和纳米氮化物弥散粒子，其中，所述纳米碳化物弥散粒子的质量含量为0.005～0.5wt％，优选为0.015～0.048wt％，和/或所述纳米氮化物弥散粒子的质量含量为0.0043～0.43wt％，优选为0.013～0.042wt％；
4.根据权利要求1至3中任一项所述的改性铜合金板材，其特征在于，所述改性铜合金板材的抗拉强度为554.3～628.2mpa，所述改性铜合金板材的屈服强度为525.6～626.1mpa，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：娄花芬，莫永达，郭明星，王苗苗，刘芳，向朝建，张嘉凝，
申请(专利权)人：中铝科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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