專利名稱：一種高強(qiáng)度高導(dǎo)電低鈹無鈷銅合金的熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種高強(qiáng)度高導(dǎo)電低鈹無鈷銅合金的熱處理工藝，屬于鈹青銅的熱處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
低鈹銅合金是一種優(yōu)質(zhì)彈性材料，具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能和電學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械電子、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域。近年來，為滿足電子產(chǎn)品小型化、高密度化的要求， 需要采用具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性的鈹銅合金制作各種各樣的高性能元件。然而，目前使用的鈹銅合金絕大多數(shù)局限于高鈹含量合金(Be3 1. 8wt%),因其生產(chǎn)成本高，價(jià)格昂貴，且對環(huán)境污染非常嚴(yán)重，極大地限制了其開發(fā)和應(yīng)用。而低鈹無鈷銅合金的導(dǎo)電性能非常優(yōu)異，但是力學(xué)性能欠佳。因此，開發(fā)高性能、環(huán)境友好型、同時(shí)具備合適的導(dǎo)電性能和力學(xué)性能的低鈹含量的無鈷鈹銅合金具有廣闊的應(yīng)用前景。通常在低鈹銅中添加Ni或Co來部分地替代Be，起到降低Be含量和抑制鈹銅合金過時(shí)效的作用。我國M儲(chǔ)量相對豐富，而Co則因?yàn)閮?chǔ)量少而價(jià)格昂貴。因此，開發(fā)低鈹無鈷的高強(qiáng)度高導(dǎo)電鈹銅合金將具有更強(qiáng)的市場競爭力和更加廣泛的實(shí)際應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)度高導(dǎo)電低鈹無鈷銅合金的熱處理工藝，從而在不損失低鈹無鈷銅合金導(dǎo)電性能的同時(shí)提高其力學(xué)性能，進(jìn)而拓寬低鈹銅合金的應(yīng)用范圍。本發(fā)明所涉及的是一種高強(qiáng)度高導(dǎo)電低鈹無鈷銅合金的熱處理工藝，其合金成分為(wt. %) :Be :0. 15 0· 5%, Ni :1 2. 1%，其余為 Cu。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案對所述的低鈹銅合金進(jìn)行固溶處理，樣品先在 9100C _930°C固溶，然后水淬到室溫，再對該合金進(jìn)行冷變形為8% 40%的預(yù)變形處理，變形后的合金進(jìn)行時(shí)效處理，處理工藝為將合金加熱到440°C、90°C保溫2 3小時(shí)，最后空冷到室溫。鈹銅合金主要的強(qiáng)化方法為沉淀強(qiáng)化，NiBe化合物的析出能有效阻止晶界和位錯(cuò)移動(dòng)，從而提高合金的強(qiáng)度。但由于低鈹銅合金的合金元素含量很低，析出強(qiáng)化的效果不十分顯著。通過本發(fā)明的形變熱處理工藝不僅是可以通過冷軋形成大量的高密度位錯(cuò)和亞晶，通過亞結(jié)構(gòu)強(qiáng)化提高合金強(qiáng)度。更重要的是預(yù)冷變形可以和隨后的時(shí)效工藝相結(jié)合 (形變熱處理)，促進(jìn)MBe化合物沿位錯(cuò)析出，通過促進(jìn)沉淀強(qiáng)化提高合金強(qiáng)度。對其進(jìn)行形變熱處理后，可以使合金的力學(xué)性能得到較大幅度提高而不降低其導(dǎo)電性能。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
本發(fā)明所用的材料低鈹無鈷銅合金，即Cu-Be-Ni，實(shí)測組成重量百分比為Be :0. 42%，
3Ni 2. 05%，其余為Cu及不可避免的微量雜質(zhì)。本發(fā)明采用真空熔鑄獲得合金材料，鑄錠尺寸為80 X 220 X 2000mm3,對鑄錠熱軋開坯并多次冷軋到0. 8mm后，在920°C進(jìn)行固溶處理后水淬到室溫，然后對產(chǎn)品進(jìn)行本發(fā)明的形變熱處理。對固溶淬火后的合金進(jìn)行冷變形為38. 5 %的預(yù)變形處理，將變形后的合金加熱到 4650C，保溫2小時(shí)，空冷到室溫。產(chǎn)品性能抗拉強(qiáng)度830MPa，屈服強(qiáng)度735MPa，相對電導(dǎo)率 55. 2%IACS0實(shí)施例2:
本發(fā)明所用的材料低鈹無鈷銅合金，即Cu-Be-Ni，實(shí)測組成重量百分比為Be :0. 42%， Ni :1. 25%，其余為Cu及不可避免的微量雜質(zhì)。本發(fā)明采用真空熔鑄獲得合金材料，鑄錠尺寸為80 X 220 X 2000mm3,對鑄錠熱軋開坯并多次冷軋到0. 8mm后，在925°C進(jìn)行固溶處理后水淬到室溫，然后對產(chǎn)品進(jìn)行本發(fā)明的形變熱處理。對固溶淬火后的合金進(jìn)行冷變形為23. 0 %的預(yù)變形處理，將變形后的合金加熱到 4700C，保溫3小時(shí)，空冷到室溫。產(chǎn)品性能抗拉強(qiáng)度790MPa，屈服強(qiáng)度690MPa，相對電導(dǎo)率 63. 2%IACS0實(shí)施例3:
本發(fā)明所用的材料低鈹無鈷銅合金，即Cu-Be-Ni，實(shí)測組成重量百分比為Be :0. 24%, Ni :1. 95%，其余為Cu及不可避免的微量雜質(zhì)。本發(fā)明采用真空熔鑄獲得合金材料，鑄錠尺寸為80 X 220 X 2000mm3,對鑄錠熱軋開坯并多次冷軋到0. 8mm后，在910°C進(jìn)行固溶處理后水淬到室溫，然后對產(chǎn)品進(jìn)行本發(fā)明的形變熱處理。對固溶淬火后的合金進(jìn)行冷變形為23. 0 %的預(yù)變形處理，將變形后的合金加熱到 4900C，保溫2小時(shí)，空冷到室溫。產(chǎn)品性能抗拉強(qiáng)度710MPa，屈服強(qiáng)度570MPa，相對電導(dǎo)率 64. 6%IACS。實(shí)施例4:
本發(fā)明所用的材料低鈹無鈷銅合金，即Cu-Be-Ni，實(shí)測組成重量百分比為Be:0. 37%， Ni :1. 95%，其余為Cu及不可避免的微量雜質(zhì)。本發(fā)明采用真空熔鑄獲得合金材料，鑄錠尺寸為80 X 220 X 2000mm3,對鑄錠熱軋開坯并多次冷軋到0. 8mm后，在915°C進(jìn)行固溶處理后水淬到室溫，然后對產(chǎn)品進(jìn)行本發(fā)明的形變熱處理。對固溶淬火后的合金進(jìn)行冷變形為11. 0 %的預(yù)變形處理，將變形后的合金加熱到 4550C，保溫3小時(shí)，空冷到室溫。產(chǎn)品性能抗拉強(qiáng)度745MPa，屈服強(qiáng)度620MPa，相對電導(dǎo)率 60. 7%IACS。實(shí)施例5:
本發(fā)明所用的材料低鈹無鈷銅合金，即Cu-Be-Ni，實(shí)測組成重量百分比為Be:0. 37%， Ni :1. 25%，其余為Cu及不可避免的微量雜質(zhì)。本發(fā)明采用真空熔鑄獲得合金材料，鑄錠尺寸為80 X 220 X 2000mm3,對鑄錠熱軋開坯并多次冷軋到0. 8mm后，在910°C進(jìn)行固溶處理后水淬到室溫，然后對產(chǎn)品進(jìn)行本發(fā)明的形變熱處理。對固溶淬火后的合金進(jìn)行冷變形為38. 5 %的預(yù)變形處理，將變形后的合金加熱到 4400C，保溫3小時(shí)，空冷到室溫。產(chǎn)品性能抗拉強(qiáng)度795MPa，屈服強(qiáng)度720MPa，相對電導(dǎo)率 55. 5%IACS。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度高導(dǎo)電低鈹無鈷銅合金的熱處理工藝，針對低鈹銅合金重量百分?jǐn)?shù)的化學(xué)成分為Be :0. 15 0. 5%，Ni 廣2. 1%，其余為Cu及不可避免的微量雜質(zhì)，其特征在于熱處理工藝步驟包括，固溶淬火工藝將所述的低鈹銅合金產(chǎn)品在910-930°C進(jìn)行固溶處理，然后在自來水中淬火到室溫；形變時(shí)效處理工藝對固溶淬火后的產(chǎn)品進(jìn)行冷變形為8% 40% 的預(yù)變形處理，然后在440°C、90°C保溫2 3小時(shí)，最后空冷到室溫。
2.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度高導(dǎo)電低鈹無鈷銅合金的熱處理工藝，其特征在于 形變時(shí)效處理工藝中，對固溶淬火后的產(chǎn)品進(jìn)行冷變形為309Γ40%的預(yù)變形處理，然后在 4400C 470°C保溫2 3小時(shí)，最后空冷到室溫。
3.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度高導(dǎo)電低鈹無鈷銅合金的熱處理工藝，其特征在于 形變時(shí)效處理工藝對固溶淬火后的產(chǎn)品進(jìn)行冷變形為8% 25%的預(yù)變形處理，然后在 4550C 490°C保溫2 3小時(shí)，最后空冷到室溫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度高導(dǎo)電低鈹無鈷銅合金的熱處理工藝，其合金重量百分成分為Be0.15~0.5%，Ni1~2.1%，其余為Cu及不可避免的微量雜質(zhì)。熱處理工藝包含在910-930℃進(jìn)行固溶淬火、之后進(jìn)行8%~40%的預(yù)冷變形和440℃~490℃保溫2~3小時(shí)的時(shí)效處理。該低鈹無鈷銅合金運(yùn)用本發(fā)明所述的熱處理工藝后強(qiáng)度得到大幅度提高，抗拉強(qiáng)度可達(dá)710MPa~830MPa，屈服強(qiáng)度可達(dá)550MPa~735MPa；相對電導(dǎo)率在45~65%IACS。通過本發(fā)明得到的熱處理工藝制度，可使該低鈹無鈷銅合金產(chǎn)品在保持高的導(dǎo)電性能的同時(shí)，力學(xué)性能得到大幅提高，能部分取代價(jià)格昂貴、污染嚴(yán)重的高鈹銅合金及含鈷低鈹銅合金。
文檔編號C22F1/08GK102337486SQ201110282458
公開日2012年2月1日 申請日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者萬迎春, 劉娜, 劉楚明, 朱戴博, 陳志永 申請人:中南大學(xué)