專利名稱：高強高導Cu－Fe－Ag納米原位復合材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種復合材料的制備方法，具體是一種高強高導Cu-Fe-Ag納米原位復合材料的制備方法。
背景技術：
通常，銅合金的強度和電導率是一對矛盾，電導率高則強度低，而高強度的獲得往往以犧牲電導率為代價。現(xiàn)代技術的發(fā)展對銅基導電材料的綜合性能提出了更高的要求，如對一個40T的磁場，要求線圈材料的強度不低于1000MPa，而一個100T的磁場，要求材料強度達到2400MPa。形變原位復合材料法是制備(超)高強高導電銅合金的最理想的方法，其增強相在金屬凝固過程中形成，在隨后的變形過程中逐漸被拉長，形成定向排列的金屬纖維。已有的研究工作主要集中于二元的Cu-Nb、Cu-Ag和Cu-Fe等，其中第二相金屬的體積百分比為15-20％。Nb和Ag都是貴金屬，限制了這類新材料的應用。Cu-Fe合金則由于其低成本引起研究者的興趣。但銅中每固溶1％Fe重量百分比后，其電導率則迅速降至純銅的65％。
經對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，Song J.S.和Hong S.I.在Journal ofAlloys and Compounds 311(2000)265-269上發(fā)表的“Strength and electricalconductivity of Cu-9Fe-1.2Co filamentary microcomposite wires”(Cu-9Fe-1.2Co微觀纖維復合材料的強度和導電率，合金與化合物，311卷，2000年，p265-269)中指出，合金元素Co基本存在于Fe相中，添加Co并沒有對材料的導電率產生有益的作用。此外，目前為了得到高強度，往往需要對材料進行大量的塑性變形，應變達到11-12以上，因此制備出的材料雖然強度比較高，但截面尺寸很小，一般無法直接在工業(yè)生產中應用。因此有必要研制一種新的Cu-Fe系原位復合材料及其制備方法，提高材料強度同時，盡量減少Fe在Cu中的固溶，提高材料的電導率，并且能夠獲得較大的截面尺寸。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，提供一種高強高導Cu-Fe-Ag納米原位復合材料的制備方法，使其將細化鑄態(tài)組織和形變結合，將納米纖維增強和納米粒子彌散強化相結合，提高材料強度的同時增大其導電性能，而且可以獲得截面尺寸較大的材料。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，步驟如下(1)采用中頻感應爐熔煉的方法制備Cu-Fe-Ag三元合金，并在熔體凝固過程中施加超聲處理，采用水冷銅模澆注，熔鑄成合金鑄錠；(2)對鑄錠進行熱鍛，進一步細化微觀組織，然后在室溫進行多道次冷拔，使Fe枝晶沿拉伸軸向逐漸伸長，直至形成定向排列的納米級纖維；(3)在冷變形應變量為2-3時對材料進行熱處理，使固溶的Fe和Ag以納米級粒子從基體中彌散析出，提高材料的導電性能。
在隨后的繼續(xù)變形過程中，這些析出粒子參與變形，形成更加細小的增強纖維，進一步強化材料。
所述的步驟(1)中，Cu-Fe-Ag三元合金中Ag的重量百分比為1-6％，F(xiàn)e的重量百分比為11-14％，優(yōu)化了合金的成分。
所述的步驟(1)中，超聲處理時間為1-2分鐘，超聲頻率1千瓦，振幅15微米。
所述的步驟(2)中，在680-720℃對鑄錠進行熱鍛，道次變形量為0.6。
所述的步驟(3)中，對材料進行熱處理，具體為在1000-1050℃進行固溶處理，水冷，然后再在400-500℃和250-350℃分別對Fe和Ag進行3分級時效。
本發(fā)明優(yōu)點在于(1)通過在Cu-Fe二元合金中添加一定含量的Ag，降低高溫下Fe在Cu中的固溶度并促進低溫下Fe從Cu中析出。(2)采用了超聲處理細化Cu-Fe-Ag合金鑄態(tài)組織，通過中等程度的變形就可以獲得納米級增強纖維；(3)采用了分級時效方法使Fe和Ag以納米級彌散粒子從基體中析出；(4)將納米級纖維增強和納米粒子彌散強化相結合。因此本發(fā)明將鑄態(tài)組織細化和形變結合，將納米纖維增強和納米粒子彌散強化相結合，提高材料強度的同時增大其導電性能，而且可以獲得截面尺寸較大的材料。
具體實施例方式
結合本發(fā)明的內容提供以下實施例將一定配比的純銅、純鐵和純銀按本發(fā)明要求熔鑄成合金鑄錠，在680-720℃進行熱鍛，隨后冷拔。經固溶和時效處理，使Fe和Ag從基體中充分析出，可制備出高強度高導電Cu-Fe-Ag納米原位復合材料。

權利要求
1.一種高強高導Cu-Fe-Ag納米原位復合材料的制備方法，其特征在于，步驟如下(1)采用中頻感應爐熔煉的方法制備Cu-Fe-Ag三元合金，并在熔體凝固過程中施加超聲處理，采用水冷銅模澆注，熔鑄成合金鑄錠；(2)對鑄錠進行熱鍛，進一步細化微觀組織，然后在室溫進行多道次冷拔，使Fe枝晶沿拉伸軸向逐漸伸長，直至形成定向排列的納米級纖維；(3)在冷變形應變量為2-3時對材料進行熱處理，使固溶的Fe和Ag以納米級粒子從基體中彌散析出，提高材料的導電性能。
2.根據(jù)權利要求1所述的高強高導Cu-Fe-Ag納米原位復合材料的制備方法，其特征是，所述的步驟(1)中，Cu-Fe-Ag三元合金中Ag的重量百分比為1-6％，F(xiàn)e的重量百分比為11-14％。
3.根據(jù)權利要求1所述的高強高導Cu-Fe-Ag納米原位復合材料的制備方法，其特征是，所述的步驟(1)中，超聲處理時間為1-2分鐘，超聲頻率1千瓦，振幅15微米。
4.根據(jù)權利要求1所述的高強高導Cu-Fe-Ag納米原位復合材料的制備方法，其特征是，所述的步驟(2)中，在680-720℃對鑄錠進行熱鍛，道次變形量為0.6。
5.根據(jù)權利要求1所述的高強高導Cu-Fe-Ag納米原位復合材料的制備方法，其特征是，所述的步驟(3)中，對材料進行熱處理，具體為在1000-1050℃進行固溶處理，水冷，然后再在400-500℃和250-350℃分別對Fe和Ag進行3分級時效。
全文摘要
一種高強高導Cu－Fe－Ag納米原位復合材料的制備方法，步驟如下(1)采用中頻感應爐熔煉的方法制備Cu－Fe－Ag三元合金，并對熔體進行強電脈沖處理或超聲處理，采用水冷銅模澆注，熔鑄成合金鑄錠；(2)對鑄錠進行熱鍛，然后在室溫進行多道次冷拔，使Fe枝晶沿拉伸軸向逐漸伸長，直至形成定向排列的納米級纖維；(3)在冷變形應變量為2－3時對材料進行熱處理，使固溶的Fe和Ag以納米級粒子從基體中彌散析出；(4)隨后的繼續(xù)變形過程中，這些析出粒子參與變形，形成更加細小的增強纖維，進一步強化材料。本發(fā)明將鑄態(tài)組織細化和形變結合，將納米纖維增強和納米粒子彌散強化相結合，提高材料強度的同時增大其導電性能，而且可以獲得截面尺寸較大的材料。
文檔編號C22F1/08GK1687479SQ20051002659
公開日2005年10月26日 申請日期2005年6月9日 優(yōu)先權日2005年6月9日
發(fā)明者高海燕, 王俊, 疏達, 孫寶德 申請人:上海交通大學