專(zhuān)利名稱(chēng)：銅-鋼纖維銅基復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度高導(dǎo)電率銅基材料，具體涉及銅-鋼纖維復(fù)合材料及其制 備方法。
背景技術(shù)：
銅因具有優(yōu)異的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐腐蝕性而被廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。但純 銅強(qiáng)度、硬度較低，即便是通過(guò)加工硬化，強(qiáng)度和硬度仍不能滿(mǎn)足人們的使用要求。隨著科 學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，對(duì)導(dǎo)電材料的高強(qiáng)度和高導(dǎo)電性能也提出了越來(lái)越高的要求，因此開(kāi) 發(fā)新的高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金材料成為目前銅合金領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。
纖維增強(qiáng)法是指人為地在銅基體中加入定向排列的纖維或采用一定的工藝在銅 基體中原位生成第二相纖維，纖維作為主要的承載體，而基體則是傳遞載荷的媒介。該方法 可保持較高的導(dǎo)電率和強(qiáng)度綜合匹配，同時(shí)制備方法簡(jiǎn)單，已成為高導(dǎo)電銅基材料的一個(gè) 重要研究方向。
目前外加增強(qiáng)纖維的銅基復(fù)合材料研究主要有銅-銀、銅-鈮、銅-鉻等纖維復(fù) 合，由于界面強(qiáng)度低，材料的強(qiáng)度受到一定影響。共晶合金的定向凝固可用于制備原位生長(zhǎng) 銅基復(fù)合材料，但由于凝固條件苛刻，制備工藝難以控制，而且適合的合金系十分有限，相 關(guān)的研究仍處于初始階段。與銅-銀、銅-鈮、銅-鉻等纖維復(fù)合和定向凝固法相比，銅-鋼 纖維復(fù)合材料成本低廉，同時(shí)還有更突出的優(yōu)點(diǎn)①熔煉過(guò)程中只需熔化銅，鋼絲按固定 方向排列于模具中即可，熔煉工藝簡(jiǎn)單；②可通過(guò)使用鍍銅鋼絲的方法改善銅-鋼絲界面 結(jié)合強(qiáng)度。③可通過(guò)調(diào)整鋼的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)以及對(duì)冷拉拔過(guò)程中的銅-鋼纖維銅基復(fù)合材 料進(jìn)行熱處理，獲得寬范圍的強(qiáng)度與導(dǎo)電率配合。因此，在工業(yè)規(guī)模制備和應(yīng)用范圍方面， 銅-鋼復(fù)合材料具有很大潛力。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，提供了一種銅-鋼復(fù)合材料及其制備方法，同時(shí)提供 了通過(guò)熱處理獲得導(dǎo)電率與強(qiáng)度匹配的方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種銅-鋼纖維銅基復(fù)合材料，材料中Cu的含量為60-96% wt，其余為鋼絲，在 多道次冷拉拔后，鋼絲在拉拔過(guò)程中沿形變方向產(chǎn)生與基體匹配的變形直至成為纖維狀結(jié) 構(gòu)。
一種銅-鋼纖維銅基復(fù)合材料的制備方法，將鋼絲按同一方向排列后置于鑄模 中，電解純Cu在中頻感應(yīng)爐中加熱熔化后，在1200-1300°C澆鑄至預(yù)置有鋼絲的鑄模中成 錠；鑄錠在800-850°C下，沿鋼絲排放的垂直方向進(jìn)行熱鍛成棒坯，隨后在室溫下沿鋼絲排 放方向進(jìn)行多道次冷拉拔，直至所需直徑。
有益效果1、本發(fā)明的銅-鋼復(fù)合材料中的鋼絲沿形變方向產(chǎn)生與基體匹配的變 形直至成為細(xì)小纖維狀結(jié)構(gòu)，保持了較高的導(dǎo)電率，同時(shí)材料的強(qiáng)度顯著升高。
2、材料的強(qiáng)度隨冷拉拔程度的增加顯著增加；
3、在冷拉拔過(guò)程中，選擇不同變形率的銅-鋼纖維銅基復(fù)合材料在350°C進(jìn)行多 次退火處理可獲得所需導(dǎo)電率與強(qiáng)度匹配。


圖1冷拉拔后的銅-鋼復(fù)合材料縱截面金相組織圖，圖中橫向排列的絲狀物為纖 維狀結(jié)構(gòu)的鋼絲。
具體實(shí)施方式
表1中列出了材料成分
表1表中各成份含量以質(zhì)量百分比計(jì)
權(quán)利要求
1.一種銅-鋼纖維銅基復(fù)合材料，其特征在于，材料中Cu的含量為60-96% wt，其余為 鋼絲，在多道次冷拉拔后，鋼絲在拉拔過(guò)程中沿形變方向產(chǎn)生與基體匹配的變形直至成為 纖維狀結(jié)構(gòu)。
2.—種權(quán)利要求1所述的銅-鋼纖維銅基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，將鋼絲按 同一方向排列后置于鑄模中，電解純Cu在中頻感應(yīng)爐中加熱熔化后，在1200-1300°C澆鑄 至預(yù)置有鋼絲的鑄模中成錠；鑄錠在800-850°C下，沿鋼絲排放的垂直方向進(jìn)行熱鍛成棒 坯，隨后在室溫下沿鋼絲排放方向進(jìn)行多道次冷拉拔，直至所需直徑。
3.如權(quán)利要求2所述的銅-鋼纖維銅基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，對(duì)冷拉拔過(guò) 程中的銅-鋼纖維銅基復(fù)合材料進(jìn)行350°C下的退火處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種銅-鋼纖維銅基復(fù)合材料，材料中Cu的含量為60-96％wt，其余為鋼絲，在多道次冷拉拔后，鋼絲在拉拔過(guò)程中沿形變方向產(chǎn)生與基體匹配的變形直至成為纖維狀結(jié)構(gòu)。一種銅-鋼纖維銅基復(fù)合材料的制備方法，將鋼絲按同一方向排列后置于鑄模中，電解純Cu在中頻感應(yīng)爐中加熱熔化后，在1200-1300℃澆鑄至預(yù)置有鋼絲的鑄模中成錠；鑄錠在800-850℃下，沿鋼絲排放的垂直方向進(jìn)行熱鍛成棒坯，隨后在室溫下沿鋼絲排放方向進(jìn)行多道次冷拉拔，直至所需直徑。本發(fā)明可以獲得范圍更寬的強(qiáng)度與導(dǎo)電率配合。
文檔編號(hào)C22C111/00GK102031464SQ20101060080
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者吳曉婧, 周健, 孫揚(yáng)善, 白晶, 薛烽 申請(qǐng)人:東南大學(xué)