一种Cu-Ta多芯复合线材的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Cu-Ta多芯复合线材的制备方法，该方法为：一、制备Cu-Ta单芯复合包套；二、热挤压；三、拉拔得到Cu-Ta单芯复合线材；四、矫直，定尺，截断，酸洗，烘干；五、Cu-Ta单芯复合线材集束组装，重复二至四，得到第一Cu-Ta多芯复合线材；六、第一Cu-Ta多芯复合线材集束组装，重复二至四，得到第二Cu-Ta多芯复合线材；七、第二Cu-Ta多芯复合线材集束组装，热挤压，得到Cu-Ta多芯复合棒；八、拉拔得到Cu-Ta多芯复合线材。本发明专利技术通过多次集束组装实现了一种含有亿芯连续纳米高强度Ta纤维的复合线材，芯丝平均尺寸为几十个纳米左右，并结合热处理形成良好Cu/Ta界面结合效果。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，该方法为：一、制备Cu-Ta单芯复合包套；二、热挤压；三、拉拔得到Cu-Ta单芯复合线材；四、矫直，定尺，截断，酸洗，烘干；五、Cu-Ta单芯复合线材集束组装，重复二至四，得到第一Cu-Ta多芯复合线材；六、第一Cu-Ta多芯复合线材集束组装，重复二至四，得到第二Cu-Ta多芯复合线材；七、第二Cu-Ta多芯复合线材集束组装，热挤压，得到Cu-Ta多芯复合棒；八、拉拔得到Cu-Ta多芯复合线材。本专利技术通过多次集束组装实现了一种含有亿芯连续纳米高强度Ta纤维的复合线材，芯丝平均尺寸为几十个纳米左右，并结合热处理形成良好Cu/Ta界面结合效果。【专利说明】
本专利技术属于金属合金材料加工
，具体涉及。
技术介绍
高强高导铜基复合材料是集优良物理性能和力学性能为一身的有色金属材料，其中形变铜基复合材料是高强高导铜合金的研究热点和发展方向之一，如Cu-Ag、Cu-Nb,Cu-Cr> Cu-Zr以及Cu-Ta等复合材料相继被研究和制备出来,被广泛的用于高脉冲磁场导体材料、转换开关、电接触器、引线框架及电子器件等。随着铜基复合材料应用领域的不断拓宽及其消耗量的迅速增长，Cu基复合材料越来越受到人们的高度关注。金属钽及其合金具有高密度、高熔点、极耐腐蚀性、热膨胀系数小、优异的高温强度、同时又极富延展性，越来越受到人们的重视，被用于制作电子器件、电容器等。由于金属钽的优异特性，人们希望通过制备出性能更加优异的Cu-Ta合金材料，来拓展和拓宽其应用领域，因为随着高脉冲磁场的持续发展，对所需导体材料的性能要求将更高，所以制备出性能更加优异的Cu-Ta复合材料具有现实意义。目前，用于脉冲磁体的导体材料主要是Cu-Nb微观复合材料，Cu-Nb复合材料是以铜为基体，Nb芯丝为增强体，采用集束拉拔技术，通过多次复合、多道次拉拔及热处理技术获得连续纳米Nb纤维。采用该方法制备的Cu-Nb微观复合材料已经达到加工极限，材料的强度无法再得到进一步提升，强度一般在SOOMPa?IOOOMPa之间。目前实现芯丝尺寸细化和界面相对增多是提升材料性能的必由之路。相比金属Nb，Ta金属极富延展性，通过集束拉拔制备的Cu-Ta微观复合材料更易细化，且金属Ta的硬化效果异常明显，加工后的强化效果明显高于Nb，因此制备出强度更高的Cu-Ta微观复合材料具有重要的现实意义，随着高脉冲磁场的进一步发展，Cu-Ta微观复合材料逐步替代Cu-Nb微观复合材料应用于高脉冲磁场将成为一种必然的趋势。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供。该方法通过多次的集束组装实现了一种含有亿芯连续纳米高强度Ta纤维的复合线材，芯丝平均尺寸为几十个纳米左右，并结合热处理形成良好Cu/Ta界面结合效果。制备的Cu-Ta多芯复合线材呈现出独特的性质，如极高的抗腐蚀性、极富延展性、热膨胀系数小、极高的强度。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是:，其特征在于，该方法包括以下步骤:步骤一、用真空电子束焊将无氧铜包套一端封焊，然后将钽棒竖直装入无氧铜包套中，再采用真空电子束焊将装有钽棒的无氧铜包套另一端封焊，得到Cu-Ta单芯复合包套；所述Cu-Ta单芯复合包套中钽的质量百分含量为82.8%?96.2%，余量为铜；步骤二、将步骤一中所述Cu-Ta单芯复合包套在温度为700°C~750°C的条件下保温2h~4h，然后在6~7的挤压比下进行热挤压，得到Cu-Ta单芯复合棒；步骤三、对步骤二中所述Cu-Ta单芯复合棒进行多道次拉拔，得到横截面为正六边形的Cu-Ta单芯复合线材；所述正六边形的对边距为2.0mm~3.0mm ;所述拉拔过程中:当Cu-Ta单芯复合棒的直径〉IOmm时，拉拔的道次加工率为9%~15% ;当Cu-Ta单芯复合棒的直径< IOmm时，拉拔的道次加工率为5%~8% ;所述拉拔过程中:当Cu-Ta单芯复合棒的直径为13_~15mm、8_~10mm和5_~7mm时分别进行一次真空退火处理；步骤四、将步骤三中所述Cu-Ta单芯复合线材依次进行矫直，定尺，截断，酸洗和烘干；步骤五、将η根步骤四中烘干后的Cu-Ta单芯复合线材集束装入第一无氧铜包套中，重复步骤二、步骤三和步骤四，得到横截面为正六边形的第一 Cu-Ta多芯复合线材；步骤六、将η根步骤五中所述第一 Cu-Ta多芯复合线材集束装入第二无氧铜包套中，重复步骤二、步骤三和步骤四，得到横截面为正六边形的第二 Cu-Ta多芯复合线材；步骤七、将η根步骤六中所述第二 Cu-Ta多芯复合线材集束装入第三无氧铜包套中，在温度为700°C~750°C的条件下保温2h~4h，然后在6~7的挤压比下进行热挤压，得到Cu-Ta多芯复合棒；步骤八、对步骤七中所述Cu-Ta多芯复合棒进行多道次拉拔，得到横截面为圆形的Cu-Ta多芯复合线材；所述Cu-Ta多芯复合线材的直径小于5mm ;所述拉拔过程中:当Cu-Ta多芯复合棒的直径> IOmm时，拉拔的道次加工率为10%~15% ;当Cu-Ta多芯复合棒的直径< IOmm时，拉拔的道次加工率为5%~8% ;所述拉拔过程中:当Cu-Ta多芯复合棒的直径为13mm~15mm、8mm~10mm和5mm~7mm时分别进行一次真空退火处理。上述的，步骤一中所述钽棒的质量纯度≥ 99.95%。上述的，步骤一中所述钽棒的直径为40mm~85mm0上述的，步骤三中所述真空退火处理的真空度不大于10_3Pa，温度为700°C~900°C，保温时间为4h~8h。上述的，步骤五、步骤六和步骤七中所述η均相等，且不小于469。上述的，步骤五、步骤六和步骤七中所述η均为 469。上述的，步骤八中所述真空退火处理的真空度不大于10-3Pa，温度为700°C~900°C，保温时间为4h~8h。本专利技术与现有技术相比具有以下优点:1、本专利技术通过多次的集束组装实现了一种含有亿芯连续纳米高强度Ta纤维的复合线材，芯丝平均尺寸为几十个纳米左右，并结合热处理形成良好Cu/Ta界面结合效果。2、本专利技术制备的Cu-Ta多芯复合线材，由于Ta极富延展性，因此Cu-Ta材料相比Cu-Nb更易细化，其加工真应变可达到20以上。另外Ta硬化效果异常明显，加工后的强化效果明显高于Nb，因此相比Cu-Nb结构的Nb纤维，形成高强度纳米Ta纤维是获得更高强度Cu-Ta复合线材的主要手段。3、本专利技术制备的Cu-Ta多芯复合线材，由于Ta的优异特性，Cu-Ta多芯复合线材呈现出独特的性质，如极高的抗腐蚀性、极富延展性、热膨胀系数小、极高的强度。下面通过实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。【具体实施方式】实施例1步骤一、用真空电子束焊将无氧铜包套一端封焊，然后将质量纯度为99.95%，直径为Φ 57mm的钽棒竖直装入外径为Φ65.0mm、内径为Φ60.0mm无氧铜包套中，再米用真空电子束焊将装有钽棒的无氧铜包套另一端封焊，得到Cu-Ta单芯复合包套；所述Cu-Ta单芯复合包套中钽的质量百分含量为90.7%,余量为铜；步骤二、将步骤一中所述Cu-Ta单芯复合包套在温度为720°C的条件下保温3h，然后在6.5的挤压比下进行热挤压，得到直径为Φ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Cu?Ta多芯复合线材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、用真空电子束焊将无氧铜包套一端封焊，然后将钽棒竖直装入无氧铜包套中，再采用真空电子束焊将装有钽棒的无氧铜包套另一端封焊，得到Cu?Ta单芯复合包套；所述Cu?Ta单芯复合包套中钽的质量百分含量为82.8%～96.2%，余量为铜；步骤二、将步骤一中所述Cu?Ta单芯复合包套在温度为700℃～750℃的条件下保温2h～4h，然后在6～7的挤压比下进行热挤压，得到Cu?Ta单芯复合棒；步骤三、对步骤二中所述Cu?Ta单芯复合棒进行多道次拉拔，得到横截面为正六边形的Cu?Ta单芯复合线材；所述正六边形的对边距为2.0mm～3.0mm；所述拉拔过程中：当Cu?Ta单芯复合棒的直径＞10mm时，拉拔的道次加工率为9%～15%；当Cu?Ta单芯复合棒的直径≤10mm时，拉拔的道次加工率为5%～8%；所述拉拔过程中：当Cu?Ta单芯复合棒的直径为13mm～15mm、8mm～10mm和5mm～7mm时分别进行一次真空退火处理；步骤四、将步骤三中所述Cu?Ta单芯复合线材依次进行矫直，定尺，截断，酸洗和烘干；步骤五、将n根步骤四中烘干后的Cu?Ta单芯复合线材集束装入第一无氧铜包套中，重复步骤二、步骤三和步骤四，得到横截面为正六边形的第一Cu?Ta多芯复合线材；步骤六、将n根步骤五中所述第一Cu?Ta多芯复合线材集束装入第二无氧铜包套中，重复步骤二、步骤三和步骤四，得到横截面为正六边形的第二Cu?Ta多芯复合线材；步骤七、将n根步骤六中所述第二Cu?Ta多芯复合线材集束装入第三无氧铜包套中，在温度为700℃～750℃的条件下保温2h～4h，然后在6～ 7的挤压比下进行热挤压，得到Cu?Ta多芯复合棒；步骤八、对步骤七中所述Cu?Ta多芯复合棒进行多道次拉拔，得到横截面为圆形的Cu?Ta多芯复合线材；所述Cu?Ta多芯复合线材的直径小于5mm；所述拉拔过程中：当Cu?Ta多芯复合棒的直径＞10mm时，拉拔的道次加工率为10%～15%；当Cu?Ta多芯复合棒的直径≤10mm时，拉拔的道次加工率为5%～8%；所述拉拔过程中：当Cu?Ta多芯复合棒的直径为13mm～15mm、8mm～10mm和5mm～7mm时分别进行一次真空退火处理。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏飞，梁明，徐晓燕，李成山，段颖，焦高峰，
申请(专利权)人：西北有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：