一种有效提高合金强度和导电率的方法与流程

1.本发明属于合金技术领域，具体涉及一种有效提高合金强度和导电率的方法。


背景技术：

2.随着现代电子工业技术的快速发展，电子元器件均向高性能化、精密化和小型化方向发展，这就对所用材料的弹性、强度、导电性及可靠性均提出了更高要求。虽然铍青铜具有优异的弹性、强度、耐磨性和导电性等，同时还具有较低的应力松弛特性，已被广泛应用于电子工业、航空航天、仪器仪表及家用电器等众多高新技术领域，但是该系合金仍然存在如下问题，如铍及其化合物的烟雾、蒸汽、粉尘对人体健康的有害影响，生产成本高，价格昂贵等，急需开发出能够很好替代铍青铜的新型弹性铜合金材料。
3.cu-ti合金属于时效强化型合金，具有较高的强度、弹性以及良好的高温应力松驰阻抗、耐热性、耐磨性和耐疲劳性。已有大量研究表明，ti含量在2.5％～5％的cu-ti合金具有替代铍青铜的良好性能，而且以调幅分解析出强化的cu-ti合金经过适当的热处理及热加工处理，能够达到与铍青铜相当的强度和弹性，但普遍表现为电导率偏低。因此，如何使得cu-ti合金能够兼具有高强度、高弹性以及高因此，大量研究者通过添加合金化元素诸如cr、zr、al、cd、mg、ni、sn、co等作为微量添加元素来改善cu-ti合金的性能。其中，添加cr、zr、cd后合金的性能较为良好且均衡，然而cd作为一种有毒的元素，不符合绿色环保要求。虽然研究发现cr元素可以有效改善cu-ti合金的性能，但其相关作用机制尚未揭示。此外，添加al后的cu-3ti-4al合金与cu-3ti相比，虽然在450℃时效后，电导率可提高6％iacs，但是峰值硬度却从280hv降到了180hv。结构表征发现cu4ti是合金中的主要强化相，它是基于形核长大原理形成的，而不是调幅分解，此种沉淀相沿着c方向生长，这使得基体与沉淀相之间的晶格错配应变能降低，另外，还会形成alcu2ti(do3)沉淀相，其主惯性面趋近面心立方基体的{110}。最终由于这些相的形成降低了cu基体中的ti固溶度，导致导电率提升。此外，cu-3ti合金添加一定量ni元素后，除了可使铸态合金显微组织从树枝晶转化为等轴状之外，时效过程还会导致残留的niti相内部出现退火孪晶。组织结构的变化最终导致合金电导率获得提高，但是强度会发生降低。
4.考虑到影响合金强度、弹性和电导率等性能的关键仍然是成分和工艺，因此，如果能够通过适当的微合金化调控合金铸态组织，然后再进行合适的工艺调控，能够使得合金基体尽可能多的析出溶质元素ti，那么该cu-ti合金就应该可以表现出优异的综合性能。因此，非常有必要开发一种既不会增加合金的生产成本，又能兼具有优异综合性能的高强导电cu-ti合金材料及其制备技术，从而更好满足高新技术领域对该类材料的迫切需求。此外，该新型cu-ti合金材料的制备工艺对于其它新型金属材料的开发也会产生重要启发和推动作用。导电性是该材料进一步能够获得广泛应用的关键。


技术实现要素：

5.针对目前现有技术存在的问题，本发明提供了一种有效提高合金强度和导电率的
方法，具体包括以下内容：
6.一种有效提高合金强度和导电率的方法，包括以下步骤：
7.(1)真空熔炼制备合金铸锭；
8.(2)均匀化热处理；
9.(3)低温热轧；
10.(4)多次循环超低温深冷轧变形；
11.(5)短时固溶淬火处理；
12.(6)低温短时预时效处理；
13.(7)多次循环超低温深冷轧变形；
14.(8)等温时效处理。
15.具体地，所述合金为cu-ti合金。
16.具体地，所述步骤(3)低温热轧的开轧温度为700-780℃，保温时间为0.1-2h，变形量为45-90％；所述步骤(4)多次循环超低温深冷轧变形的变形温度为-80℃至-190℃，总变形量为40-70％；所述步骤(5)短时固溶淬火处理的固溶温度为750-850℃，固溶时间为1-3h，淬火方式为水淬；所述步骤(6)低温短时预时效处理的温度为350-430℃，时间为0.5-3h，升温速率大于6℃/秒；所述步骤(7)多次循环超低温深冷轧变形的变形温度为-80℃至-190℃，变形量为60-85％；所述步骤(8)等温时效处理的温度为350-430℃，时间为0.5-10h。
17.具体地，所述步骤(2)均匀化热处理的工艺为：温度为750-850℃，时间为15-30h。
18.具体地，所述步骤(3)低温热轧的工艺为：低温热轧处理工艺为：开轧温度：710-750℃，保温时间：0.1-1h，变形量：45-80％，变形方式：单向轧制，道次压下量：3-15％，终轧温度：大于500℃。
19.具体地，所述步骤(4)多次循环超低温深冷轧变形工艺为：低温变形循环次数大于10次，首先在液氮罐放置30min以上，然后进行超低温变形，变形温度：-100℃至-190℃，变形量：5-15％，变形方式：同步轧制，道次变形量为2-10％；然后再将超低温轧制板材放入液氮罐内冷却2-9min，变形温度：-100℃至-190℃，变形量：5-15％，变形方式：同步轧制，道次变形量：2-10％；重复上述过程，最终使得合金板材总变形量达到40-70％。
20.具体地，所述步骤(5)短时固溶淬火处理工艺为：固溶温度：780-850℃，固溶时间：1.5-3h，升温速率：大于10℃/秒，淬火方式：水淬，冷却速率大于100℃/秒。
21.具体地，所述步骤(6)低温短时预时效处理工艺为：预时效温度360-430℃，时间0.7-2.8h，升温速率：大于6.5℃/秒。
22.具体地，所述步骤(7)多次循环超低温深冷轧变形工艺为：低温变形循环次数大于6次，首先在液氮罐放置30min以上，然后进行超低温变形，变形温度：-100℃至-190℃，变形量：8-30％，变形方式：同步轧制，道次变形量为5-15％；然后再将超低温轧制板材放入液氮罐内冷却2-9min，变形温度：-100℃至-190℃，变形量：8-30％，变形方式：同步轧制，道次变形量：5-15％；重复上述过程，最终使得合金板材总变形量达到60-85％。
23.具体地，所述步骤(8)等温时效处理工艺为：等温时效温度：360-430℃，时间：0.6-5h，升温速率：大于6.5℃/秒。
24.本发明针对目前已有的cu-ti系合金强度、导电率和其它性能不够优异等问题，提出一种有效提高cu-ti合金强度和导电率的制备方法，既不会增加合金的生产成本，又能兼
具有优异综合性能，适合应用于众多技术领域，特别是对于铜合金强度、导电率、弹性、加工性能以及生产成本等均有一定要求的众多高新技术领域和民用产品的生产和制造等行业，以及已经或者准备生产类似铜合金产品的生产厂家应用。
25.本发明在热加工多过程调控中除了进行合适的均匀化热处理和热轧变形之外，在固溶之前先进行一定量的超低温深冷轧变形处理，这样不仅可有效促进沉淀相的快速回溶，而且还可显著降低合金基体内cuti沉淀相的残留数量。此外，研究过程中除了热加工过程的多过程耦合调控使合金组织满足特定要求之外，考虑到cu-ti合金的析出特征为调幅分解析出行为，其共同特点是可由母相通过浓度起伏连续长大形成新相，不需形核过程，脱溶分解后在整个晶粒范围内形成微细的成分呈周期变化的显微组织，这一成分不同的两相保持共格而产生的弹性应变场能强烈阻止位错移动，从而产生强化效果，本发明还特别设计开发了固溶之后预时效与超低温变形的耦合调控调幅分解以及位错分布特征的制备工艺。预时效调控使得合金发生轻微的调幅分解，然后再进行超低温深冷轧变形，不仅可使得发生轻微调幅分解的微区发生破碎，而且由于预时效调控发生的调幅分解组织也会有效阻碍位错运动，使得超低温深冷轧变形过程中形成的位错分布更加均匀弥散。此外，经超低温深冷轧变形破碎的调幅分解组织还会在后续时效过程中作为进一步时效析出的形核点而显著增加合金沉淀析出速率和析出数量。由于调幅分解的快速进行合金强度和导电率必然可以获得显著提高。最终基于上述工艺调控必然可以使得合金兼具有高强度和高导电特性。
附图说明
26.图1发明合金制备工艺流程图；
27.图2对比例1实施过程中cu-ti合金对应的硬度和电导率变化规律；
28.图3对比例1实施过程中cu-ti合金冷轧终态对应的金相组织；
29.图4对比例2实施过程中cu-ti-la合金对应的硬度和电导率变化规律；
30.图5对比例1和实施例1实施过程中cu-ti合金硬度和电导率变化规律对比；
31.图6实施例1实施过程中cu-ti合金最终超低温深冷轧态金相组织；
32.图7对比例2和实施例2实施过程中cu-ti-la合金硬度和电导率变化规律对比。
具体实施方式
33.下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
34.如图1所示，本发明的制备方法包括以下步骤：真空熔炼制备合金铸锭
→
均匀化热处理
→
低温热轧
→
多次循环超低温深冷轧变形
→
短时固溶淬火处理
→
低温短时预时效处理
→
多次循环超低温深冷轧变形
→
等温时效处理，既可以控制铜合金晶粒组织，又可以显著诱发合金峰时效态沉淀析出数量和密度，最终使得铜合金兼具有高强度和高导电特性。
35.原材料分别采用99.9wt％的电解高纯cu、海绵ti以及其他中间合金和纯金属等。首先利用真空中频感应炉熔炼合金。实施例中所用合金的具体化学成分见表1。
36.然后对发明合金铸锭进行均匀化热处理处理(温度：750-850℃，时间：15-30h)后，
进行热加工多过程耦合调控，具体处理工艺为：首先对均匀化处理后的铸锭进行低温热轧变形，开轧温度：700-780℃，保温时间：0.1-2h，变形量：45-90％；然后再对热轧板材进行多次循环超低温深冷轧变形，变形温度：-80℃到-190℃，总变形量：40-70％；然后再对超低温深冷轧板材进行短时固溶淬火处理，固溶温度：750-850℃，固溶时间：1-3h，淬火方式：水淬；然后再首先对固溶淬火态合金板材进行低温短时预时效处理，处理温度350-430℃，时间0.5-3h，升温速率：大于6℃/秒；然后再对预时效态合金板材进行多次循环超低温深冷轧变形，变形温度：-80℃到-190℃，变形量：60-85％；最后对超低温深冷轧板材进行等温时效处理，时效温度：350-430℃，时间：0.5-10h。最后对不同状态合金进行显微硬度、电导率、拉伸性能测量，以及典型状态合金的组织表征。
37.具体实施方式如下：
38.表1 实施发明合金化学成分
[0039][0040]
对比例1
[0041]
根据合金1#的成分设计值，首先利用真空中频感应炉熔炼合金；然后对发明合金铸锭进行均匀化热处理处理(温度：750-850℃，时间：15-30h)后，进行热加工多过程耦合调控，具体处理工艺为：首先对均匀化处理后的铸锭进行低温热轧变形，开轧温度：700-780℃，保温时间：0.1-2h，变形量：45-90％；然后再对热轧板材进行室温冷轧变形，总变形量：40-70％，道次压下量：4-15％；然后再对冷轧板材进行固溶淬火处理，固溶温度：750-850℃，固溶时间：1-5h，淬火方式：水淬；然后再首先对固溶淬火态合金板材进行室温冷轧变形，变形量：60-85％，道次压下量：5-17％；最后对室温冷轧板材进行350、400和450℃等温时效处理，时效时间：0.5-10h。最后对不同状态合金进行显微硬度、电导率、拉伸性能测量如图2和表2所示，以及典型状态合金的组织表征(如图3所示)。
[0042]
对比例2
[0043]
根据合金2#的成分设计值，首先利用真空中频感应炉熔炼合金；然后对发明合金铸锭进行均匀化热处理处理(温度：750-850℃，时间：15-30h)后，进行热加工多过程耦合调控，具体处理工艺为：首先对均匀化处理后的铸锭进行低温热轧变形，开轧温度：700-780℃，保温时间：0.1-2h，变形量：45-90％；然后再对热轧板材进行室温冷轧变形，总变形量：40-70％，道次压下量：4-15％；然后再对冷轧板材进行固溶淬火处理，固溶温度：750-850℃，固溶时间：1-5h，淬火方式：水淬；然后再首先对固溶淬火态合金板材进行室温冷轧变形，变形量：60-85％，道次压下量：5-17％；最后对室温冷轧板材进行350、400和450℃等温时效处理，时效时间：0.5-10h。最后对不同状态合金进行显微硬度、电导率、拉伸性能测量如图4和表2所示。
[0044]
实施例1
[0045]
根据合金1#的成分设计值，首先利用真空中频感应炉熔炼合金；然后对发明合金铸锭进行均匀化热处理处理(温度：750-850℃，时间：15-30h)后，进行热加工多过程耦合调控，具体处理工艺为：首先对均匀化处理后的铸锭进行低温热轧变形，开轧温度：710-750℃，保温时间：0.1-1h，变形量：45-80％，变形方式：单向轧制，道次压下量：3-15％，终轧温度：大于500℃；然后再对热轧板材进行多次循环超低温深冷轧变形处理，低温变形循环次数大于10次，首先在液氮罐放置30min以上，然后进行超低温变形，变形温度：-100℃到-190℃，变形量：5％～15％，变形方式：同步轧制，道次变形量为2～10％；然后再将超低温轧制板材放入液氮罐内冷却2～9min，变形温度：-100℃到-190℃，变形量：5％～15％，变形方式：同步轧制，道次变形量：2～10％；重复上述过程，最终使得合金板材总变形量达到40-70％；然后再对多次循环超低温深冷轧板材进行短时固溶淬火处理，固溶温度：780-850℃，固溶时间：1.5-3h，升温速率：大于10℃/秒，淬火方式：水淬，冷却速率大于100℃/秒；然后再首先对固溶淬火态合金板材进行低温短时预时效处理，预时效温度360-430℃，时间0.7-2.8h，升温速率：大于6.5℃/秒；随后再对低温预时效态合金板材进行多次循环超低温深冷轧变形处理，低温变形循环次数大于6次，首先在液氮罐放置30min以上，然后进行超低温变形，变形温度：-100℃到-190℃，变形量：8％～30％，变形方式：同步轧制，道次变形量为5～15％；然后再将超低温轧制板材放入液氮罐内冷却2～9min，变形温度：-100℃到-190℃，变形量：8％～30％，变形方式：同步轧制，道次变形量：5～15％；重复上述过程，最终使得合金板材总变形量达到60-85％；最后对超低温冷轧板材进行等温时效处理，等温时效温度：360-430℃，时间：0.6-10h，升温速率：大于6.5℃/秒。然后对不同状态合金进行显微硬度、电导率、拉伸性能测量如图5和表2所示，以及典型状态合金的组织表征(如图6所示)。
[0046]
实施例2
[0047]
根据发明合金2#的成分设计值，首先利用真空中频感应炉熔炼合金；然后对发明合金铸锭进行均匀化热处理处理(温度：750-850℃，时间：15-30h)后，进行热加工多过程耦合调控，具体处理工艺为：首先对均匀化处理后的铸锭进行低温热轧变形，开轧温度：710-750℃，保温时间：0.1-1h，变形量：45-80％，变形方式：单向轧制，道次压下量：3-15％，终轧温度：大于500℃；然后再对热轧板材进行多次循环超低温深冷轧变形处理，低温变形循环次数大于10次，首先在液氮罐放置30min以上，然后进行超低温变形，变形温度：-100℃到-190℃，变形量：5％～15％，变形方式：同步轧制，道次变形量为2～10％；然后再将超低温轧制板材放入液氮罐内冷却2～9min，变形温度：-100℃到-190℃，变形量：5％～15％，变形方式：同步轧制，道次变形量：2～10％；重复上述过程，最终使得合金板材总变形量达到40-70％；然后再对多次循环超低温深冷轧板材进行短时固溶淬火处理，固溶温度：780-850℃，固溶时间：1.5-3h，升温速率：大于10℃/秒，淬火方式：水淬，冷却速率大于100℃/秒；然后再首先对固溶淬火态合金板材进行低温短时预时效处理，预时效温度360-430℃，时间0.7-2.8h，升温速率：大于6.5℃/秒；随后再对低温预时效态合金板材进行多次循环超低温深冷轧变形处理，低温变形循环次数大于6次，首先在液氮罐放置30min以上，然后进行超低温变形，变形温度：-100℃到-190℃，变形量：8％～30％，变形方式：同步轧制，道次变形量为5～15％；然后再将超低温轧制板材放入液氮罐内冷却2～9min，变形温度：-100℃到-190℃，变形量：8％～30％，变形方式：同步轧制，道次变形量：5～15％；重复上述过程，最终使得合金板材总变形量达到60-85％；最后对超低温冷轧板材进行等温时效处理，等温时效温度：
360-430℃，时间：0.6-10h，升温速率：大于6.5℃/秒。然后对不同状态合金进行显微硬度、电导率、拉伸性能测量如图7和表2所示。
[0048]
表2 几种cu-ti合金不同状态的力学性能
[0049][0050][0051]
实施例3
[0052]
本实施例采用普通cu-ti合金作为加工对象，具体操作步骤及工艺参数如下：
[0053]
(1)首先利用真空中频感应炉熔炼cu-ti合金；
[0054]
(2)均匀化热处理，温度：750℃，时间：15h；
[0055]
(3)低温热轧，开轧温度：700℃，保温时间：0.1h，变形量：45％，变形方式：单向轧制，道次压下量：3％，终轧温度：大于500℃。；
[0056]
(4)多次循环超低温深冷轧变形，变形温度：低温变形循环次数大于10次，首先在液氮罐放置30min以上，然后进行超低温变形，变形温度：-80℃，变形量：5％，变形方式：同步轧制，道次变形量为2％；然后再将超低温轧制板材放入液氮罐内冷却2min，变形温度：-80℃，变形量：5％，变形方式：同步轧制，道次变形量：2％；重复上述过程，最终使得合金板材总变形量达到40％；
[0057]
(5)短时固溶淬火处理，固溶温度：750℃，固溶时间：1h，升温速率：大于10℃/秒，淬火方式：水淬，冷却速率大于100℃/秒；
[0058]
(6)低温短时预时效处理，预时效温度350℃，时间0.5h，升温速率：大于6℃/秒。；
[0059]
(7)多次循环超低温深冷轧变形，变形温度：低温变形循环次数大于6次，首先在液氮罐放置30min以上，然后进行超低温变形，变形温度：-80℃，变形量：8％，变形方式：同步轧制，道次变形量为5％；然后再将超低温轧制板材放入液氮罐内冷却2min，变形温度：-80℃，变形量：8％，变形方式：同步轧制，道次变形量：5％；重复上述过程，最终使得合金板材
100℃，变形量：12％，变形方式：同步轧制，道次变形量：10％；重复上述过程，最终使得合金板材总变形量达到65％；
[0080]
(8)等温时效处理，等温时效温度：360℃，时间：0.6h，升温速率：大于6.5℃/秒。
[0081]
实施例6
[0082]
本实施例采用cu-ti合金作为加工对象，具体操作步骤及工艺参数如下：
[0083]
(1)首先利用真空中频感应炉熔炼cu-ti合金；
[0084]
(2)均匀化热处理，温度：800℃，时间：20h；
[0085]
(3)低温热轧，开轧温度：750℃，保温时间：0.5h，变形量：55％，变形方式：单向轧制，道次压下量：5％，终轧温度：大于500℃。；
[0086]
(4)多次循环超低温深冷轧变形，变形温度：低温变形循环次数大于10次，首先在液氮罐放置30min以上，然后进行超低温变形，变形温度：-110℃，变形量：10％，变形方式：同步轧制，道次变形量为8％；然后再将超低温轧制板材放入液氮罐内冷却7min，变形温度：-110℃，变形量：10％，变形方式：同步轧制，道次变形量：8％；重复上述过程，最终使得合金板材总变形量达到50％；
[0087]
(5)短时固溶淬火处理，固溶温度：800℃，固溶时间：2h，升温速率：大于10℃/秒，淬火方式：水淬，冷却速率大于100℃/秒；
[0088]
(6)低温短时预时效处理，预时效温度400℃，时间2.8h，升温速率：大于6.5℃/秒；
[0089]
(7)多次循环超低温深冷轧变形，变形温度：低温变形循环次数大于6次，首先在液氮罐放置30min以上，然后进行超低温变形，变形温度：-110℃，变形量：20％，变形方式：同步轧制，道次变形量为10％；然后再将超低温轧制板材放入液氮罐内冷却7min，变形温度：-110℃，变形量：12％，变形方式：同步轧制，道次变形量：10％；重复上述过程，最终使得合金板材总变形量达到65％；
[0090]
(8)等温时效处理，等温时效温度：400℃，时间：5h，升温速率：大于6.5℃/秒。
[0091]
实施例7
[0092]
本实施例采用cu-ti合金作为加工对象，具体操作步骤及工艺参数如下：
[0093]
(1)首先利用真空中频感应炉熔炼cu-ti合金；
[0094]
(2)均匀化热处理，温度：800℃，时间：20h；
[0095]
(3)低温热轧，开轧温度：720℃，保温时间：0.5h，变形量：55％，变形方式：单向轧制，道次压下量：5％，终轧温度：大于500℃。；
[0096]
(4)多次循环超低温深冷轧变形，变形温度：低温变形循环次数大于10次，首先在液氮罐放置30min以上，然后进行超低温变形，变形温度：-110℃，变形量：10％，变形方式：同步轧制，道次变形量为8％；然后再将超低温轧制板材放入液氮罐内冷却7min，变形温度：-110℃，变形量：10％，变形方式：同步轧制，道次变形量：8％；重复上述过程，最终使得合金板材总变形量达到50％；
[0097]
(5)短时固溶淬火处理，固溶温度：800℃，固溶时间：2h，升温速率：大于10℃/秒，淬火方式：水淬，冷却速率大于100℃/秒；
[0098]
(6)低温短时预时效处理，预时效温度400℃，时间2h，升温速率：大于6.5℃/秒；
[0099]
(7)多次循环超低温深冷轧变形，变形温度：低温变形循环次数大于6次，首先在液氮罐放置30min以上，然后进行超低温变形，变形温度：-110℃，变形量：20％，变形方式：同
步轧制，道次变形量为10％；然后再将超低温轧制板材放入液氮罐内冷却7min，变形温度：-110℃，变形量：12％，变形方式：同步轧制，道次变形量：10％；重复上述过程，最终使得合金板材总变形量达到65％；
[0100]
(8)等温时效处理，等温时效温度：400℃，时间：2h，升温速率：大于6.5℃/秒。
[0101]
由于cu-ti合金沉淀析出特征为调幅分解析出行为，其主要特点就是析出过程可由母相通过浓度起伏连续长大形成新相，不需形核过程，脱溶分解后在整个晶粒范围内形成微细的成分呈周期变化的显微组织，这一成分不同的两相保持共格而产生的弹性应变场能强烈阻止位错移动，从而产生强化效果。为此，本发明在固溶之前首先进行了多过程耦合调控，包括低温热轧以及多次循环超低温深冷轧变形，这些工艺过程耦合调控不仅可使合金基体内残留的cuti获得更加均匀弥散分布，而且尺寸也会显著降低，沉淀相周围的应变储能也会显著增加，最终与传统热加工工艺相比，经过短时固溶处理就可将cuti沉淀相比较好的回熔到合金基体内，为后续最大潜力提高合金的强度提供保障。随后根据合金沉淀析出特征，即调幅分解行为，本发明还特别设计开发了固溶之后预时效与超低温变形的耦合调控调幅分解以及位错分布特征的制备工艺。预时效调控使得合金发生轻微的调幅分解，然后再进行超低温深冷轧变形，不仅可使得发生轻微调幅分解的微区发生破碎，而且由于预时效调控发生的调幅分解组织也会有效阻碍位错运动，使得超低温深冷轧变形过程中形成的位错分布更加均匀弥散。此外，经超低温深冷轧变形破碎的调幅分解组织还会在后续时效过程中作为进一步时效析出的形核点而显著增加合金沉淀析出速率和析出数量。由于调幅分解的快速进行合金强度和导电率必然可以获得显著提高。最终基于上述工艺调控必然可以使得合金兼具有高强度和高导电特性。实施例1经所开发的工艺调控后，合金在等温时效过程中的时效析出速率明显加快，而对应的时效硬度峰值也显著升高，同时出现了双峰现象(这主要是由于预时效调控所致)。根据性能测试结果可以看出，该系合金经短时时效处理后硬度大于340hv，抗拉强度即可达1110.4mpa，弹性模量达127gpa，而电导率接近14％iacs，进一步时效后不仅硬度降低缓慢而且出现二次峰值，峰值硬度接近340hv，抗拉强度仍可达1091.3mpa，而电导率大于15％iacs，弹性模量为114.2gpa，综合性能明显优于传统工艺制备的cu-ti合金板带材的性能(如表2、图2和图5所示)。实现上述综合性能的显著提升，其主要原因正如上述所述，固溶之前多次循环超低温深冷轧变形对合金组织的积极影响，沉淀相较传统工艺可以获得显著细化(如图3和图6所示)。
[0102]
此外，大量研究发现添加合适的微合金化元素可以有效改善cu-ti合金的组织和性能，本发明专利也对比研究了cu-ti和cu-ti-la合金经所设计开发的新工艺调控后的性能变化情况。由对比例2和实施例2可以看出，适量的微合金化la确实对合金硬度和电导率有一定影响，但是其影响效果不如多过程耦合调控工艺的影响程度更加显著。该合金经上述多过程耦合调控后，合金最终的综合性能同样也十分优异。析出速率显著加快，导电率获得大幅提升(如图7所示)。
[0103]
综上所述，本发明通过对cu-3.0wt％ti-(la)合金进行多过程耦合调控，合金对应的调幅分解特征发生显著变化，不仅时效析出速率显著加快，而且峰值硬度、强度以及电导率均获得了显著提升。本发明所开发的可有效提高cu-ti合金强度和导电率的制备方法，可以很好满足电子工业、航空航天、仪器仪表及家用电器等众多高新技术领域制造典型部件对高强、高弹和高导电铜合金的迫切需求。因此，此发明制备方法不仅非常适合应用于众多
高新技术领域，尤其对高强、高弹、高导新型铜合金有特殊要求的领域，而且特别对于在应用铍青铜过程中，对其存在的问题，如铍及其化合物的烟雾、蒸汽、粉尘对人体健康的有害影响，生产成本高，价格昂贵等，更加敏感的行业加以应用推广。此外，该制备技术对于其他领域用高强导电铜合金以及其它类似金属材料的进一步开发、加工和应用也具有一定的指导意义，值得铜合金加工企业对此发明合金及其制备工艺加以重视，使其尽早能够得到推广和应用。
[0104]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种有效提高合金强度和导电率的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)真空熔炼制备合金铸锭；(2)均匀化热处理；(3)低温热轧；(4)多次循环超低温深冷轧变形；(5)短时固溶淬火处理；(6)低温短时预时效处理；(7)多次循环超低温深冷轧变形；(8)等温时效处理。2.根据权利要求1所述的一种有效提高合金强度和导电率的方法，其特征在于，所述合金为cu-ti合金。3.根据权利要求2所述的一种有效提高合金强度和导电率的方法，其特征在于，所述步骤(3)低温热轧的开轧温度为700-780℃，保温时间为0.1-2h，变形量为45-90％；所述步骤(4)多次循环超低温深冷轧变形的变形温度为-80℃至-190℃，总变形量为40-70％；所述步骤(5)短时固溶淬火处理的固溶温度为750-850℃，固溶时间为1-3h，淬火方式为水淬；所述步骤(6)低温短时预时效处理的温度为350-430℃，时间为0.5-3h，升温速率大于6℃/秒；所述步骤(7)多次循环超低温深冷轧变形的变形温度为-80℃至-190℃，变形量为60-85％；所述步骤(8)等温时效处理的温度为350-430℃，时间为0.5-10h。4.根据权利要求2所述的一种有效提高合金强度和导电率的方法，其特征在于，所述步骤(2)均匀化热处理的工艺为：温度为750-850℃，时间为15-30h。5.根据权利要求2所述的一种有效提高合金强度和导电率的方法，其特征在于，所述步骤(3)低温热轧的工艺为：低温热轧处理工艺为：开轧温度：710-750℃，保温时间：0.1-1h，变形量：45-80％，变形方式：单向轧制，道次压下量：3-15％，终轧温度：大于500℃。6.根据权利要求2所述的一种有效提高合金强度和导电率的方法，其特征在于，所述步骤(4)多次循环超低温深冷轧变形工艺为：低温变形循环次数大于10次，首先在液氮罐放置30min以上，然后进行超低温变形，变形温度：-100℃至-190℃，变形量：5-15％，变形方式：同步轧制，道次变形量为2-10％；然后再将超低温轧制板材放入液氮罐内冷却2-9min，变形温度：-100℃至-190℃，变形量：5-15％，变形方式：同步轧制，道次变形量：2-10％；重复上述过程，最终使得合金板材总变形量达到40-70％。7.根据权利要求2所述的一种有效提高合金强度和导电率的方法，其特征在于，所述步骤(5)短时固溶淬火处理工艺为：固溶温度：780-850℃，固溶时间：1.5-3h，升温速率：大于10℃/秒，淬火方式：水淬，冷却速率大于100℃/秒。8.根据权利要求2所述的一种有效提高合金强度和导电率的方法，其特征在于，所述步骤(6)低温短时预时效处理工艺为：预时效温度360-430℃，时间0.7-2.8h，升温速率：大于6.5℃/秒。9.根据权利要求2所述的一种有效提高合金强度和导电率的方法，其特征在于，所述步骤(7)多次循环超低温深冷轧变形工艺为：低温变形循环次数大于6次，首先在液氮罐放置30min以上，然后进行超低温变形，变形温度：-100℃至-190℃，变形量：8-30％，变形方式：同步轧制，道次变形量为5-15％；然后再将超低温轧制板材放入液氮罐内冷却2-9min，变形
温度：-100℃至-190℃，变形量：8-30％，变形方式：同步轧制，道次变形量：5-15％；重复上述过程，最终使得合金板材总变形量达到60-85％。10.根据权利要求2所述的一种有效提高合金强度和导电率的方法，其特征在于，所述步骤(8)等温时效处理工艺为：等温时效温度：360-430℃，时间：0.6-5h，升温速率：大于6.5℃/秒。

技术总结
本发明提出一种提高合金强度和导电率的制备方法，尤其适用于Cu-Ti合金，通过成分设计、熔铸、均匀化、低温热轧、多次循环超低温冷轧、短时固溶淬火、低温短时预时效处理、多次循环超低温深冷轧以及等温时效多过程一体化耦合调控，该系合金经短时时效处理后硬度大于340HV，抗拉强度可达1110.4MPa，而电导率接近14％IACS，弹性模量达127GPa，进一步时效后不仅硬度降低缓慢而且出现二次峰值，峰值硬度接近340HV，抗拉强度仍可达1091.3MPa，电导率大于15％IACS，弹性模量114.2GPa。本发明所开发的制备方法非常适合应用于电子工业、航空航天、仪器仪表及家用电器等众多高新技术领域典型部件用高强弹性铜合金材料的制造，特别是对强度、弹性、导电性等均有较好要求的复杂形状零部件的制造。零部件的制造。零部件的制造。


技术研发人员：莫永达 王虎 郭明星 娄花芬 刘宇宁 祝儒飞 陈忠平 向朝建 王苗苗
受保护的技术使用者：昆明冶金研究院有限公司北京分公司
技术研发日：2021.11.24
技术公布日：2022/3/7