1.本發(fā)明屬于合金材料領(lǐng)域，尤其涉及一種銅鈮系合金及其制備方法。

背景技術(shù)：

2.高強高導(dǎo)銅合金廣泛應(yīng)用于高鐵接觸線、真空觸頭開關(guān)、集成電路引線框架、電阻焊電極、高脈沖磁場導(dǎo)體等領(lǐng)域中。隨著科技發(fā)展，不同領(lǐng)域?qū)Ω邚姼邔?dǎo)銅合金提出了更高的性能要求，如極大規(guī)模集成電路中引線框架的性能應(yīng)滿足：導(dǎo)電率≥80％iacs，顯微硬度≥160hv，抗拉強度≥600mpa；高速列車時速為350km/h時要求接觸導(dǎo)線導(dǎo)電率≥78％iacs，抗拉強度≥530mpa，此外這類材料還應(yīng)具有良好的加工性能、耐腐蝕性能等。在此應(yīng)用背景下發(fā)展出一系列高強高導(dǎo)銅合金，例如cucrzr、cuag、cufe和cunb等。

3.cunb合金作為新型復(fù)合材料，nb在cu中的固溶度小，可以有效防止因溶質(zhì)電子散射導(dǎo)致的電導(dǎo)率下降，同時nb比cu基體更硬，當(dāng)經(jīng)過加工變形后，nb纖維可以有效增強復(fù)合材料的強度。雖然nb在cu中的固溶度小，但nb的加入還是會影響到合金的電導(dǎo)率，合金的電導(dǎo)率與強度難以均衡。并且，傳統(tǒng)的cunb復(fù)合材料多采用集束拉拔或者粉末冶金方法制備，其工藝復(fù)雜，成本高昂，難以大批量生產(chǎn)和應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

4.本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服以上背景技術(shù)中提到的不足和缺陷，提供一種可兼顧電導(dǎo)率與強度的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金及其制備方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

5.一種高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金，其特征在于，以重量百分比計包含以下含量的成分：nb 1.0-5.0％、si 0.01-0.5％、p 0.01-0.015％；其余為cu以及不可避免的雜質(zhì)。

6.上述高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金中，優(yōu)選的，cu與nb的質(zhì)量比不小于20：1，nb與si的質(zhì)量比不小于10：1，且不大于20：1，nb與p的質(zhì)量比不小于100：1，且不大于300：1。本發(fā)明中，添加在銅基體中的nb、si和p具有明顯的相互協(xié)同配合關(guān)系，通過上述cu與nb、nb與si和nb與p的質(zhì)量比的控制，有利于調(diào)控合金中增強相的分布，有利于增加合金強度的同時還保證合金的電導(dǎo)率，避免nb添加影響合金的電導(dǎo)率。

7.上述高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金中，更優(yōu)選的，以重量百分比計包含以下含量的成分：nb 4.0％、si 0.3％、p 0.015％；其余為cu以及不可避免的雜質(zhì)。通過對nb、si和p協(xié)同機理的探索，我們研究表明，控制合金基體中nb、si和p為上述質(zhì)量含量，有利于增強相的合理分布，以調(diào)控銅鈮系合金的力學(xué)、電學(xué)性能。

8.上述高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金中，優(yōu)選的，所述高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金的室溫最大抗拉強度為400-602mpa，屈服強度為300-508mpa，電導(dǎo)率為90-95％iacs，伸長率為10-20％。上述性能數(shù)據(jù)可以證明本發(fā)明的銅鈮系合金具有優(yōu)異的力學(xué)性能的同時還具有優(yōu)異的電學(xué)性能，可以均衡合金的電導(dǎo)率與強度。

9.作為一個總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金的制

備方法，包括以下步驟：

10.(a)按照元素組成的重量百分比備料，先將銅源、硅源和鈮源放入加熱爐中熔化，然后再加入磷源，熔勻后形成合金熔體；

11.(b)將步驟(a)中得到的合金熔體鑄造成坯錠，得到鑄造坯錠，然后進(jìn)行均勻化退火；

12.(c)將步驟(b)中進(jìn)行均勻化退火的鑄造坯錠保溫后進(jìn)行熱軋，得到熱軋板坯；

13.(d)將步驟(c)中得到的熱軋板坯進(jìn)行酸洗，然后進(jìn)行冷軋，得到冷軋板材；

14.(e)將步驟(d)中得到的冷軋板材進(jìn)行酸洗，然后進(jìn)行退火處理，即得到所述高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金。

15.上述制備方法中，優(yōu)選的，所述步驟(a)中，熔煉時采用惰性氣體保護(hù)，保持惰性氣體氣壓在50-80％標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；先將銅源、硅源和鈮源放入加熱爐中熔化，熔體溫度為1600-1800℃，保溫10-20min，待其完全熔化后，降溫至1200-1250℃，再加入磷源，熔勻后形成合金熔體。

16.上述制備方法中，優(yōu)選的，所述步驟(b)中，所述均勻化退火的溫度為800-900℃，退火時間為2-6h，均勻化退火后采用水淬冷卻。

17.上述制備方法中，優(yōu)選的，所述步驟(c)中，熱軋溫度為800-900℃，保溫1-2h，總熱軋變形量為50-80％，熱軋完成后采用水淬冷卻。

18.上述制備方法中，優(yōu)選的，所述步驟(d)中，冷軋總變形量為50-90％。

19.上述制備方法中，優(yōu)選的，所述步驟(e)中，退火處理的溫度為400-500℃，時間為0.5-1h。

20.本發(fā)明通過合理設(shè)計合金成分及其含量，使合金中主要包括nb、si、p主要合金化元素，通過nb、si、p主要合金化元素的相互協(xié)同作用，可以均衡合金的力學(xué)與電學(xué)性能。具體的，微量的nb、si、p均可以形成溶質(zhì)原子，起到較好的固溶強化效果，有利于提高合金的力學(xué)性能，但上述強化元素會影響銅基體的電導(dǎo)率。本發(fā)明通過控制添加的強化元素為nb、si、p，其中nb和si可以析出nb3si粒子，nb和p可以析出nb3p粒子，合金的基體內(nèi)由于微合金化元素之間的化合反應(yīng)，降低了基體中溶質(zhì)原子的溶度，減小了對電子運動的散射作用，使銅基體得到凈化，從而對電子運動的阻礙減小，合金的電阻小，電導(dǎo)率得到提高，在保證合金強度的同時還保證了合金的電導(dǎo)率?？偟膩碚f，本發(fā)明中通過合金元素及其含量的控制，一方面可以形成nb析出相粒子、nb3si粒子、nb3p粒子等強化相，從而在合金內(nèi)部析出占據(jù)不同體積分?jǐn)?shù)的多元協(xié)調(diào)強化的強化相，同時微量的nb、si、p均可以形成溶質(zhì)原子，起到較好的固溶強化效果，有利于合金強度的提高。另一方面，通過控制nb、si、p之間的質(zhì)量比，各元素協(xié)同作用，通過si、p元素與nb元素化合反應(yīng)，促進(jìn)nb元素從銅基體中析出，有利于減小nb元素對合金基體電導(dǎo)率的影響，以均衡合金的力學(xué)與電學(xué)性能，最終得到抗拉強度高、屈服強度高、電導(dǎo)率高、伸長率高的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金。

21.本發(fā)明的制備方法采用熔鑄法，主要采用熔化、均勻化處理、熱軋、冷軋以及退火處理制備工藝簡單，且通過各工藝步驟中工藝參數(shù)的控制，有利于si、p與nb相互協(xié)同作用，尤其是各工藝步驟中對于溫度的控制，如均勻化退火的溫度、熱軋溫度以及退火處理的溫度，對合金中nb和si的結(jié)合、析出，nb和p的結(jié)合、析出具有較大的影響，溫度過高或過低均難以保證si、p與nb的相互協(xié)同作用，難以保證合金力學(xué)與電學(xué)性能的均衡。

22.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

23.1、本發(fā)明的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金，合金成分合理，通過在銅鈮系合金中添加硅與磷，增加增強相的體積分?jǐn)?shù)，通過鈮、硅與磷含量的控制，硅、磷與鈮相互作用，可以使得合金中的強化相析出且分布均勻，減小鈮添加對合金電導(dǎo)率的影響，有利于獲得優(yōu)異的力學(xué)和電學(xué)性能。最終制備得到的銅鈮系合金的強度高、電導(dǎo)率高，其電導(dǎo)率為90-95％iacs，抗拉強度為400-602mpa，伸長率為10-20％。

24.2、本發(fā)明的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金成分簡單，元素種類少，只需要銅、鈮、硅與磷4種元素即可，無需采用添加其他元素(如鉻)影響銅基體的導(dǎo)電性能，無論是在成本控制還是添加料步驟上均更有優(yōu)勢。

25.3、本發(fā)明的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金的制備方法采用熔鑄法，鑄錠先經(jīng)過了均勻化處理，后續(xù)優(yōu)化省去了固溶處理和時效處理工作，且在熱加工后直接采用冷軋變形和退火處理，晶粒尺寸細(xì)小，合金中的析出相和基體被納米化，通過退火處理形成析出相，使銅基體得到凈化，從而可以實現(xiàn)合金的強度和塑性的同時提高。與傳統(tǒng)的粉末冶金方法制備cu-nb合金以及集束拉拔方法具有明顯的優(yōu)越性，同時獲得的材料的力學(xué)性能和導(dǎo)電性能優(yōu)異，特別是電導(dǎo)率均高達(dá)90％iacs以上，且其強度為400mpa以上，具有非常優(yōu)異的性能。

26.4、本發(fā)明的制備方法主要采用熔化、均勻化處理、熱軋、冷軋以及退火處理，上述工藝步驟有利于本發(fā)明中添加的硅、磷與鈮元素之間協(xié)同作用的發(fā)揮，有利于硅、磷元素促進(jìn)鈮的析出。

27.5、本發(fā)明的制備方法的生產(chǎn)工藝流程短，生產(chǎn)制備效率提高，生產(chǎn)成本低，操作簡單，適于工業(yè)化大批量的生產(chǎn)。

附圖說明

28.為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

29.圖1是實施例2中制備的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金經(jīng)過步驟(b)后所得板材的側(cè)切面的掃描電鏡照片。

30.圖2是實施例2中的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金經(jīng)過步驟(c)后所得制備的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金ebsd照片。

具體實施方式

31.為了便于理解本發(fā)明，下文將結(jié)合說明書附圖和較佳的實施例對本發(fā)明作更全面、細(xì)致地描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于以下具體的實施例。

32.除非另有定義，下文中所使用的所有專業(yè)術(shù)語與本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中所使用的專業(yè)術(shù)語只是為了描述具體實施例的目的，并不是旨在限制本發(fā)明保護(hù)范圍。

33.除非另有特別說明，本發(fā)明中用到的各種原材料、試劑、儀器和設(shè)備等均可通過市場購買得到或者可通過現(xiàn)有方法制備得到。

34.實施例1：

35.一種高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金，以重量百分比計包含以下含量的成分：nb 1.0％、si0.01％、p 0.01％，其余為cu以及不可避免的雜質(zhì)。

36.本實施例的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金的制備方法，包括以下步驟：

37.(a)按照元素組成的重量百分比備料，熔煉時采用惰性氣體保護(hù)，保持惰性氣體氣壓在50％標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。先將銅源、硅源和鈮源放入加熱爐中熔化，熔體溫度應(yīng)在1600℃，保溫10min。待其完全熔化后，降溫至1200℃，再加入磷源，熔勻后形成合金熔體，并采用石墨模具澆鑄。

38.(b)將步驟(a)后的合金熔體鑄造成坯錠，得到鑄造坯錠，然后進(jìn)行均勻化退火；均勻化退火的溫度為800℃，退火時間為2h，均勻化處理后需水淬冷卻。

39.(c)將步驟(b)后的鑄造坯錠保溫后進(jìn)行熱軋，熱軋溫度為850℃，保溫1h，總熱軋變形量為50％，熱軋完成后進(jìn)行水淬冷卻，得到熱軋板坯。

40.(d)將步驟(c)后的熱軋板坯進(jìn)行酸洗，然后進(jìn)行冷軋，冷軋總變形量為50％；

41.(e)將步驟(d)后的板材酸洗，然后進(jìn)行退火處理，退火處理的溫度為400℃，時間為1h，即得到高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金。

42.針對經(jīng)過上述處理的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金進(jìn)行了拉伸和導(dǎo)電性能測試，其抗拉強度、屈服強度、伸長率、導(dǎo)電性能等，其結(jié)果如表1所示。

43.實施例2：

44.一種高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金，以重量百分比計包含以下含量的成分：nb 2.0％、si 0.1％、p 0.01％；其余為cu以及不可避免的雜質(zhì)。

45.本實施例的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金的制備方法，包括以下步驟：

46.(a)按照元素組成的重量百分比備料，熔煉時采用惰性氣體保護(hù)，保持惰性氣體氣壓在50％標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。先將銅源、硅源和鈮源放入加熱爐中熔化，熔體溫度應(yīng)在1650℃，保溫15min。待其完全熔化后，降溫至1250℃，再加入磷源，熔勻后形成合金熔體，并采用石墨模具澆鑄。

47.(b)將步驟(a)后的合金熔體鑄造成坯錠，得到鑄造坯錠，然后進(jìn)行均勻化退火(板材的側(cè)切面的掃描電鏡照片如圖1所示)；均勻化退火的溫度為850℃，退火時間為2h，均勻化處理后需水淬冷卻。

48.(c)將步驟(b)后的鑄造坯錠保溫后進(jìn)行熱軋，熱軋溫度為850℃，保溫1h，總熱軋變形量為60％，熱軋完成后進(jìn)行水淬冷卻，得到熱軋板坯(ebsd照片如圖2所示)。

49.(d)將步驟(c)后的熱軋板坯進(jìn)行酸洗，然后進(jìn)行冷軋，冷軋總變形量為60％；

50.(e)將步驟(d)后的板材酸洗，然后進(jìn)行退火處理，退火處理的溫度為450℃，時間為1h，即得到高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金。

51.針對經(jīng)過上述處理的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金進(jìn)行了拉伸和導(dǎo)電性能測試，其抗拉強度、屈服強度、伸長率、導(dǎo)電性能等，其結(jié)果如表1所示。

52.實施例3：

53.一種高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金，以重量百分比計包含以下含量的成分：nb 4.0％、si 0.2％、p 0.012％；其余為cu以及不可避免的雜質(zhì)。

54.本實施例的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金的制備方法，包括以下步驟：

55.(a)按照元素組成的重量百分比備料，熔煉時采用惰性氣體保護(hù)，保持惰性氣體氣壓在50％標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。先將銅源、硅源和鈮源放入加熱爐中熔化，熔體溫度應(yīng)在1700℃，保溫10min。待其完全熔化后，降溫至1240℃，再加入磷源，熔勻后形成合金熔體，并采用石墨模具澆鑄。

56.(b)將步驟(a)后的合金熔體鑄造成坯錠，得到鑄造坯錠，然后進(jìn)行均勻化退火；均勻化退火的溫度為880℃，退火時間為4h，均勻化處理后需水淬冷卻。

57.(c)將步驟(b)后的鑄造坯錠保溫后進(jìn)行熱軋，熱軋溫度為880℃，保溫1h，總熱軋變形量為80％，熱軋完成后進(jìn)行水淬冷卻，得到熱軋板坯。

58.(d)將步驟(c)后的熱軋板坯進(jìn)行酸洗，然后進(jìn)行冷軋，冷軋總變形量為80％；

59.(e)將步驟(d)后的板材酸洗，然后進(jìn)行退火處理，退火處理的溫度為450℃，時間為1h，即得到高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金。

60.針對經(jīng)過上述處理的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金進(jìn)行了拉伸和導(dǎo)電性能測試，其抗拉強度、屈服強度、伸長率、導(dǎo)電性能等，其結(jié)果如表1所示。

61.實施例4：

62.一種高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金，以重量百分比計包含以下含量的成分：nb 5.0％、si 0.5％、p 0.015％；其余為cu以及不可避免的雜質(zhì)。

63.本實施例的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金的制備方法，包括以下步驟：

64.(a)按照元素組成的重量百分比備料，熔煉時采用惰性氣體保護(hù)，保持惰性氣體氣壓在80％標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。先將銅源、硅源和鈮源放入加熱爐中熔化，熔體溫度應(yīng)在1800℃保溫20min。待其完全熔化后，降溫至1250℃，再加入磷源，熔勻后形成合金熔體，并采用石墨模具澆鑄。

65.(b)將步驟(a)后的合金熔體鑄造成坯錠，得到鑄造坯錠，然后進(jìn)行均勻化退火；均勻化退火的溫度為900℃，退火時間為6h，均勻化處理后需水淬冷卻。

66.(c)將步驟(b)后的鑄造坯錠保溫后進(jìn)行熱軋，熱軋溫度為900℃，保溫1h，總熱軋變形量為80％，熱軋完成后進(jìn)行水淬冷卻，得到熱軋板坯。

67.(d)將步驟(c)后的熱軋板坯進(jìn)行酸洗，然后進(jìn)行冷軋，冷軋總變形量為90％；

68.(e)將步驟(d)后的板材酸洗，然后進(jìn)行退火處理，退火處理的溫度為500℃，時間為0.5h，即得到高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金。

69.針對經(jīng)過上述處理的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金進(jìn)行了拉伸和導(dǎo)電性能測試，其抗拉強度、屈服強度、伸長率、導(dǎo)電性能等，其結(jié)果如表1所示。

70.實施例5：

71.一種高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金，以重量百分比計包含以下含量的成分：nb 4.0％、si 0.3％、p 0.015％，其余為cu以及不可避免的雜質(zhì)。

72.本實施例的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金的制備方法，包括以下步驟：

73.(a)按照元素組成的重量百分比備料，熔煉時采用惰性氣體保護(hù)，保持惰性氣體氣壓在50％標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。先將銅源、硅源和鈮源放入加熱爐中熔化，熔體溫度應(yīng)在1600℃，保溫10min。待其完全熔化后，降溫至1200℃，再加入磷源，熔勻后形成合金熔體，并采用石墨模具澆鑄。

74.(b)將步驟(a)后的合金熔體鑄造成坯錠，得到鑄造坯錠，然后進(jìn)行均勻化退火；均

勻化退火的溫度為800℃，退火時間為2h，均勻化處理后需水淬冷卻。

75.(c)將步驟(b)后的鑄造坯錠保溫后進(jìn)行熱軋，熱軋溫度為850℃，保溫1h，總熱軋變形量為50％，熱軋完成后進(jìn)行水淬冷卻，得到熱軋板坯。

76.(d)將步驟(c)后的熱軋板坯進(jìn)行酸洗，然后進(jìn)行冷軋，冷軋總變形量為50％；

77.(e)將步驟(d)后的板材酸洗，然后進(jìn)行退火處理，退火處理的溫度為400℃，時間為1h，即得到高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金。

78.針對經(jīng)過上述處理的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金進(jìn)行了拉伸和導(dǎo)電性能測試，其抗拉強度、屈服強度、伸長率、導(dǎo)電性能等，其結(jié)果如表1所示。

79.實施例6：

80.一種高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金，以重量百分比計包含以下含量的成分：nb 4.0％、si 0.5％、p 0.015％，其余為cu以及不可避免的雜質(zhì)。

81.本實施例的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金的制備方法，包括以下步驟：

82.(a)按照元素組成的重量百分比備料，熔煉時采用惰性氣體保護(hù)，保持惰性氣體氣壓在50％標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。先將銅源、硅源和鈮源放入加熱爐中熔化，熔體溫度應(yīng)在1600℃，保溫10min。待其完全熔化后，降溫至1200℃，再加入磷源，熔勻后形成合金熔體，并采用石墨模具澆鑄。

83.(b)將步驟(a)后的合金熔體鑄造成坯錠，得到鑄造坯錠，然后進(jìn)行均勻化退火；均勻化退火的溫度為800℃，退火時間為2h，均勻化處理后需水淬冷卻。

84.(c)將步驟(b)后的鑄造坯錠保溫后進(jìn)行熱軋，熱軋溫度為850℃，保溫1h，總熱軋變形量為50％，熱軋完成后進(jìn)行水淬冷卻，得到熱軋板坯。

85.(d)將步驟(c)后的熱軋板坯進(jìn)行酸洗，然后進(jìn)行冷軋，冷軋總變形量為50％；

86.(e)將步驟(d)后的板材酸洗，然后進(jìn)行退火處理，退火處理的溫度為400℃，時間為1h，即得到高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金。

87.針對經(jīng)過上述處理的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金進(jìn)行了拉伸和導(dǎo)電性能測試，其抗拉強度、屈服強度、伸長率、導(dǎo)電性能等，其結(jié)果如表1所示。

88.對比例1：

89.一種高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金，以重量百分比計包含以下含量的成分：nb 6.0％、si 0.4％、p 0.015％，其余為cu以及不可避免的雜質(zhì)。

90.本實施例的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金的制備方法，包括以下步驟：

91.(a)按照元素組成的重量百分比備料，熔煉時采用惰性氣體保護(hù)，保持惰性氣體氣壓在50％標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。先將銅源、硅源和鈮源放入加熱爐中熔化，熔體溫度應(yīng)在1600℃，保溫10min。待其完全熔化后，降溫至1200℃，再加入磷源，熔勻后形成合金熔體，并采用石墨模具澆鑄。

92.(b)將步驟(a)后的合金熔體鑄造成坯錠，得到鑄造坯錠，然后進(jìn)行均勻化退火；均勻化退火的溫度為800℃，退火時間為2h，均勻化處理后需水淬冷卻。

93.(c)將步驟(b)后的鑄造坯錠保溫后進(jìn)行熱軋，熱軋溫度為850℃，保溫1h，總熱軋變形量為50％，熱軋完成后進(jìn)行水淬冷卻，得到熱軋板坯。

94.(d)將步驟(c)后的熱軋板坯進(jìn)行酸洗，然后進(jìn)行冷軋，冷軋總變形量為50％；

95.(e)將步驟(d)后的板材酸洗，然后進(jìn)行退火處理，退火處理的溫度為400℃，時間

為1h，即得到高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金。

96.針對經(jīng)過上述處理的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金進(jìn)行了拉伸和導(dǎo)電性能測試，其抗拉強度、屈服強度、伸長率、導(dǎo)電性能等，其結(jié)果如表1所示。

97.對比例2：

98.一種高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金，以重量百分比計包含以下含量的成分：nb 4.0％、si 0.8％、p 0.015％，其余為cu以及不可避免的雜質(zhì)。

99.本實施例的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金的制備方法，包括以下步驟：

100.(a)按照元素組成的重量百分比備料，熔煉時采用惰性氣體保護(hù)，保持惰性氣體氣壓在50％標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。先將銅源、硅源和鈮源放入加熱爐中熔化，熔體溫度應(yīng)在1600℃，保溫10min。待其完全熔化后，降溫至1200℃，再加入磷源，熔勻后形成合金熔體，并采用石墨模具澆鑄。

101.(b)將步驟(a)后的合金熔體鑄造成坯錠，得到鑄造坯錠，然后進(jìn)行均勻化退火；均勻化退火的溫度為800℃，退火時間為2h，均勻化處理后需水淬冷卻。

102.(c)將步驟(b)后的鑄造坯錠保溫后進(jìn)行熱軋，熱軋溫度為850℃，保溫1h，總熱軋變形量為50％，熱軋完成后進(jìn)行水淬冷卻，得到熱軋板坯。

103.(d)將步驟(c)后的熱軋板坯進(jìn)行酸洗，然后進(jìn)行冷軋，冷軋總變形量為50％；

104.(e)將步驟(d)后的板材酸洗，然后進(jìn)行退火處理，退火處理的溫度為400℃，時間為1h，即得到高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金。

105.針對經(jīng)過上述處理的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金進(jìn)行了拉伸和導(dǎo)電性能測試，其抗拉強度、屈服強度、伸長率、導(dǎo)電性能等，其結(jié)果如表1所示。

106.表1：實施例1-6和對比例1-2制得的合金的性能

[0107][0108]

由表1可知，實施例1-6與對比例1-2相比，采用本發(fā)明的方法制備得到的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金組織結(jié)構(gòu)均勻，具有較高的拉伸強度、屈服強度、伸長率、導(dǎo)熱性能和導(dǎo)電性能。技術(shù)特征：

1.一種高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金，其特征在于，以重量百分比計包含以下含量的成分：nb 1.0-5.0％、si 0.01-0.5％、p 0.01-0.015％；其余為cu以及不可避免的雜質(zhì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金，其特征在于，cu與nb的質(zhì)量比不小于20：1，nb與si的質(zhì)量比不小于10：1，且不大于20：1，nb與p的質(zhì)量比不小于100：1，且不大于300：1。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金，其特征在于，以重量百分比計包含以下含量的成分：nb 4.0％、si 0.3％、p 0.015％；其余為cu以及不可避免的雜質(zhì)。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金，其特征在于，所述高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金的室溫最大抗拉強度為400-602mpa，屈服強度為300-508mpa，電導(dǎo)率為90-95％iacs，伸長率為10-20％。5.一種如權(quán)利要求1-4中任一項所述的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：(a)按照元素組成的重量百分比備料，先將銅源、硅源和鈮源放入加熱爐中熔化，然后再加入磷源，熔勻后形成合金熔體；(b)將步驟(a)中得到的合金熔體鑄造成坯錠，得到鑄造坯錠，然后進(jìn)行均勻化退火；(c)將步驟(b)中進(jìn)行均勻化退火的鑄造坯錠保溫后進(jìn)行熱軋，得到熱軋板坯；(d)將步驟(c)中得到的熱軋板坯進(jìn)行酸洗，然后進(jìn)行冷軋，得到冷軋板材；(e)將步驟(d)中得到的冷軋板材進(jìn)行酸洗，然后進(jìn)行退火處理，即得到所述高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(a)中，熔煉時采用惰性氣體保護(hù)，保持惰性氣體氣壓在50-80％標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；先將銅源、硅源和鈮源放入加熱爐中熔化，熔體溫度為1600-1800℃，保溫10-20min，待其完全熔化后，降溫至1200-1250℃，再加入磷源，熔勻后形成合金熔體。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(b)中，所述均勻化退火的溫度為800-900℃，退火時間為2-6h，均勻化退火后采用水淬冷卻。8.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(c)中，熱軋溫度為800-900℃，保溫1-2h，總熱軋變形量為50-80％，熱軋完成后采用水淬冷卻。9.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(d)中，冷軋總變形量為50-90％。10.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(e)中，退火處理的溫度為400-500℃，時間為0.5-1h。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金，以重量百分比計包含以下含量的成分：Nb1.0-5.0％、Si0.01-0.5％、P0.01-0.015％；其余為Cu以及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明還相應(yīng)提供一種上述高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金的制備方法。本發(fā)明的高強度高導(dǎo)電銅鈮系合金，合金成分合理，通過在銅鈮系合金中添加硅與磷，增加增強相的體積分?jǐn)?shù)，通過鈮、硅與磷含量的控制，硅、磷與鈮相互作用，可以使得合金中的強化相析出且分布均勻，減小鈮添加對合金電導(dǎo)率的影響，有利于獲得優(yōu)異的力學(xué)和電學(xué)性能。有利于獲得優(yōu)異的力學(xué)和電學(xué)性能。有利于獲得優(yōu)異的力學(xué)和電學(xué)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：雷前 李周 王偉陽

受保護(hù)的技術(shù)使用者：中南大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2021.09.10

技術(shù)公布日：2022/1/25