本發(fā)明涉及合金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高強(qiáng)度高導(dǎo)熱性鈹銅合金。

背景技術(shù)：

鈹銅合金被稱為是銅合金中的“彈性之王”，不僅具有高強(qiáng)度、很高的硬度還具有耐磨、耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，還具有優(yōu)良的鑄造性能，因此鈹銅合金適用于諸多領(lǐng)域，例如各種模具、防爆安全工具、耐磨件如凸輪、齒輪、蝸輪、軸承等的制作。

鈹銅合金經(jīng)過(guò)熱處理雖然能夠具有高導(dǎo)熱性，但是強(qiáng)度會(huì)降低，高強(qiáng)度和高導(dǎo)熱性兩者在性能上不能兼顧。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種高強(qiáng)度高導(dǎo)熱性鈹銅合金，在具有高強(qiáng)度的同時(shí)還具有高導(dǎo)熱性，能夠滿足更高的需求。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種高強(qiáng)度高導(dǎo)熱性鈹銅合金，其特征在于：各組分重量百分比含量為：鈹 2.3%-3.7% ，鐿 0.2-0.9% ，錳 3.6%-6% ，鋁8.2%-12.5% ，稀土元素 1.2%-2.5% ，鈦0.8%-1.4% ，其余由銅構(gòu)成。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，各組分重量百分比含量為：鈹 2.8% ，鐿 0.6% ，錳 4.5% ，鋁9.6% ，稀土元素 1.8% ，鈦1.1% ，銅 79.6% 。

所述的一種高強(qiáng)度高導(dǎo)熱性鈹銅合金的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）按質(zhì)量百分比稱取銅 73%-83.7% , 鈹 2.3%-3.7% ，鐿 0.2-0.9% ，錳 3.6%-6% ，鋁8.2%-12.5% ，稀土元素 1.2%-2.5% ，鈦0.8%-1.4% ，混合之后得到合金原料；

（2）對(duì)合金原料進(jìn)行壓制，形成電極板，然后將電極板放入自耗電極熔煉爐中，爐中自耗電極底部和坩堝底部之間會(huì)形成電弧，迅速產(chǎn)生一個(gè)金屬熔池，電極板在其中會(huì)進(jìn)行熔煉，結(jié)束后得到鈹銅合金坯錠一；

（3）用氬弧焊機(jī)對(duì)坯錠一進(jìn)行焊接，焊接完成后將其再次放入自耗電極熔煉爐內(nèi)進(jìn)行二次熔煉，結(jié)束后得到鈹銅合金坯錠二；

（4）再次進(jìn)行步驟（3）的操作，結(jié)束后得到鈹銅合金坯錠三；

（5）將鈹銅合金坯錠三進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度達(dá)到870℃-960℃時(shí)停止加熱，然后加入適量空氣、二氧化碳和四氟乙烷體積比為71:28:1的混合氣體，之后繼續(xù)加熱，升溫至950℃-1100℃，然后停止加熱，進(jìn)行2-4小時(shí)的固溶處理，得到鈹銅合金胚料；

（6）將鈹銅合金胚料加熱至725℃-750℃，然后停止加熱10-15分鐘，之后再對(duì)鈹銅合金胚料進(jìn)行加熱，使溫度上升至625℃-650℃，然后停止加熱，隨后保溫3-5小時(shí)。

（7）最后將鈹銅合金胚料在430℃-470℃的溫度下進(jìn)行26-35小時(shí)的時(shí)效處理，得到鈹銅合金。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明所述的一種高強(qiáng)度高導(dǎo)熱性鈹銅合金，加入鋁、錳和稀土元素等金屬，采用真空自耗電極電弧熔煉技術(shù)，反復(fù)進(jìn)行三次熔煉，使金屬材料更好地實(shí)現(xiàn)脫氣、除氧和清楚雜質(zhì)的過(guò)程，從而獲得純凈的金屬材料坯錠；高的熔化速率和電弧加熱區(qū)的精確控制，保證熔化金屬凝固方向的一致性，大大提高了材料的金屬性能；之后進(jìn)行雙重退火，保證鈹銅合金中結(jié)晶粒不增大的情況下使再結(jié)晶充分進(jìn)行，最后使用人工時(shí)效處理，使鈹銅合金在提高導(dǎo)熱性能的同時(shí)還維持了鈹銅合金的高強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)具體實(shí)施方式的描述對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但這并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的基本思想，可以做出各種修改或改進(jìn)，但只要不脫離本發(fā)明的基本思想，均在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。

實(shí)施例1

本實(shí)施例所述的一種高強(qiáng)度高導(dǎo)熱性鈹銅合金，各組分重量百分比含量為：銅 78.3% ，鈹 3.1% ，鐿 0.5% ，錳 4.9% ，鋁 10.1% ，稀土元素 2.1% ，鈦1% 。

本實(shí)施例所述的一種高強(qiáng)度高導(dǎo)熱性鈹銅合金的制備方法，包括以下步驟：

（1）按質(zhì)量百分比稱取銅 78.3% , 鈹 3.1% ，鐿 0.5% ，錳 4.9% ，鋁10.1% ，稀土元素 2.1% ，鈦1% ，混合之后得到合金原料；

（2）對(duì)合金原料進(jìn)行壓制，形成電極板，然后將電極板放入自耗電極熔煉爐中，爐中自耗電極底部和坩堝底部之間會(huì)形成電弧，迅速產(chǎn)生一個(gè)金屬熔池，電極板在其中會(huì)進(jìn)行熔煉，結(jié)束后得到鈹銅合金坯錠一；

（3）用氬弧焊機(jī)對(duì)坯錠一進(jìn)行焊接，焊接完成后將其再次放入自耗電極熔煉爐內(nèi)進(jìn)行二次熔煉，結(jié)束后得到鈹銅合金坯錠二；

（4）再次進(jìn)行步驟（3）的操作，結(jié)束后得到鈹銅合金坯錠三；

（5）將鈹銅合金坯錠三進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度達(dá)到900℃時(shí)停止加熱，然后加入適量空氣、二氧化碳和四氟乙烷體積比為71:28:1的混合氣體，之后繼續(xù)加熱，升溫至1030℃，然后停止加熱，進(jìn)行3.5小時(shí)的固溶處理，得到鈹銅合金胚料；

（6）將鈹銅合金胚料加熱至730℃，然后停止加熱12分鐘，之后再對(duì)鈹銅合金胚料進(jìn)行加熱，使溫度上升至630℃，然后停止加熱，隨后保溫4.5小時(shí)。

（7）最后將鈹銅合金胚料在440℃的溫度下進(jìn)行31小時(shí)的時(shí)效處理，得到鈹銅合金。

性能測(cè)試：

選取實(shí)施例1中制得的鈹銅合金20件，進(jìn)行金屬?gòu)?qiáng)度和導(dǎo)熱性的性能測(cè)試，將測(cè)試數(shù)據(jù)去平均數(shù)，測(cè)試結(jié)果如下：

室溫拉伸強(qiáng)度Rm≥920MPa，A5≥8，Z≥21.2%；

硬度：HRC50°；

導(dǎo)熱性能：112.16W/(m.K)；

實(shí)施例2

本實(shí)施例采用優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的一種高強(qiáng)度高導(dǎo)熱性鈹銅合金，各組分重量百分比含量為：銅 79.6% ，鈹 2.8% ，鐿0.6% ，錳 4.5% ，鋁 9.6% ，稀土元素1.8% ，鈦1.1% 。

本實(shí)施例所述的一種高強(qiáng)度高導(dǎo)熱性鈹銅合金的制備方法，包括以下步驟：

（1）按質(zhì)量百分比稱取銅 79.6% , 鈹 2.8% ，鐿 0.6% ，錳 4.5% ，鋁9.6% ，稀土元素 1.8% ，鈦1.1% ，混合之后得到合金原料；

（2）對(duì)合金原料進(jìn)行壓制，形成電極板，然后將電極板放入自耗電極熔煉爐中，爐中自耗電極底部和坩堝底部之間會(huì)形成電弧，迅速產(chǎn)生一個(gè)金屬熔池，電極板在其中會(huì)進(jìn)行熔煉，結(jié)束后得到鈹銅合金坯錠一；

（3）用氬弧焊機(jī)對(duì)坯錠一進(jìn)行焊接，焊接完成后將其再次放入自耗電極熔煉爐內(nèi)進(jìn)行二次熔煉，結(jié)束后得到鈹銅合金坯錠二；

（4）再次進(jìn)行步驟（3）的操作，結(jié)束后得到鈹銅合金坯錠三；

（5）將鈹銅合金坯錠三進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度達(dá)到920℃時(shí)停止加熱，然后加入適量空氣、二氧化碳和四氟乙烷體積比為71:28:1的混合氣體，之后繼續(xù)加熱，升溫至1050℃，然后停止加熱，進(jìn)行3小時(shí)的固溶處理，得到鈹銅合金胚料；

（6）將鈹銅合金胚料加熱至735℃，然后停止加熱13分鐘，之后再對(duì)鈹銅合金胚料進(jìn)行加熱，使溫度上升至630℃，然后停止加熱，隨后保溫4小時(shí)。

（7）最后將鈹銅合金胚料在450℃的溫度下進(jìn)行32小時(shí)的時(shí)效處理，得到鈹銅合金。

性能測(cè)試：

選取實(shí)施例2中制得的鈹銅合金20件，進(jìn)行金屬?gòu)?qiáng)度和導(dǎo)熱性的性能測(cè)試，將測(cè)試數(shù)據(jù)去平均數(shù)，測(cè)試結(jié)果如下：

室溫拉伸強(qiáng)度Rm≥930MPa，A5≥8，Z≥21.5%；

硬度：HRC52°；

導(dǎo)熱性能：116.27W/(m.K)；

實(shí)施例3

本實(shí)施例所述的一種高強(qiáng)度高導(dǎo)熱性鈹銅合金，各組分重量百分比含量為：銅 83.7% ，鈹 2.3% ，鐿 0.2% ，錳 3.6% ，鋁 8.2% ，稀土元素 1.2% ，鈦0.8% 。

本實(shí)施例所述的一種高強(qiáng)度高導(dǎo)熱性鈹銅合金的制備方法，包括以下步驟：

（1）按質(zhì)量百分比稱取銅 83.7% , 鈹 2.3% ，鐿 0.2% ，錳 3.6% ，鋁8.2% ，稀土元素 1.2% ，鈦0.8% ，混合之后得到合金原料；

（2）對(duì)合金原料進(jìn)行壓制，形成電極板，然后將電極板放入自耗電極熔煉爐中，爐中自耗電極底部和坩堝底部之間會(huì)形成電弧，迅速產(chǎn)生一個(gè)金屬熔池，電極板在其中會(huì)進(jìn)行熔煉，結(jié)束后得到鈹銅合金坯錠一；

（3）用氬弧焊機(jī)對(duì)坯錠一進(jìn)行焊接，焊接完成后將其再次放入自耗電極熔煉爐內(nèi)進(jìn)行二次熔煉，結(jié)束后得到鈹銅合金坯錠二；

（4）再次進(jìn)行步驟（3）的操作，結(jié)束后得到鈹銅合金坯錠三；

（5）將鈹銅合金坯錠三進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度達(dá)到870℃時(shí)停止加熱，然后加入適量空氣、二氧化碳和四氟乙烷體積比為71:28:1的混合氣體，之后繼續(xù)加熱，升溫至950℃，然后停止加熱，進(jìn)行2小時(shí)的固溶處理，得到鈹銅合金胚料；

（6）將鈹銅合金胚料加熱至725℃，然后停止加熱10分鐘，之后再對(duì)鈹銅合金胚料進(jìn)行加熱，使溫度上升至625℃，然后停止加熱，隨后保溫3小時(shí)。

（7）最后將鈹銅合金胚料在430℃的溫度下進(jìn)行26小時(shí)的時(shí)效處理，得到鈹銅合金。

性能測(cè)試：

選取實(shí)施例1中制得的鈹銅合金20件，進(jìn)行金屬?gòu)?qiáng)度和導(dǎo)熱性的性能測(cè)試，將測(cè)試數(shù)據(jù)去平均數(shù)，測(cè)試結(jié)果如下：

室溫拉伸強(qiáng)度Rm≥910MPa，A5≥7，Z≥20.8%；

硬度：HRC 49°；

導(dǎo)熱性能：109.36W/(m.K)；

實(shí)施例4

本實(shí)施例所述的一種高強(qiáng)度高導(dǎo)熱性鈹銅合金，各組分重量百分比含量為：銅 73% ，鈹 3.7% ，鐿 0.9% ，錳 6% ，鋁12.5% ，稀土元素 2.5% ，鈦1.4% 。

本實(shí)施例所述的一種高強(qiáng)度高導(dǎo)熱性鈹銅合金的制備方法，包括以下步驟：

（1）按質(zhì)量百分比稱取銅 73% , 鈹 3.7% ，鐿 0.9% ，錳 6% ，鋁12.5% ，稀土元素 2.5% ，鈦1.4% ，混合之后得到合金原料；

（2）對(duì)合金原料進(jìn)行壓制，形成電極板，然后將電極板放入自耗電極熔煉爐中，爐中自耗電極底部和坩堝底部之間會(huì)形成電弧，迅速產(chǎn)生一個(gè)金屬熔池，電極板在其中會(huì)進(jìn)行熔煉，結(jié)束后得到鈹銅合金坯錠一；

（3）用氬弧焊機(jī)對(duì)坯錠一進(jìn)行焊接，焊接完成后將其再次放入自耗電極熔煉爐內(nèi)進(jìn)行二次熔煉，結(jié)束后得到鈹銅合金坯錠二；

（4）再次進(jìn)行步驟（3）的操作，結(jié)束后得到鈹銅合金坯錠三；

（5）將鈹銅合金坯錠三進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度達(dá)到960℃時(shí)停止加熱，然后加入適量空氣、二氧化碳和四氟乙烷體積比為71:28:1的混合氣體，之后繼續(xù)加熱，升溫至1100℃，然后停止加熱，進(jìn)行4小時(shí)的固溶處理，得到鈹銅合金胚料；

（6）將鈹銅合金胚料加熱至750℃，然后停止加熱15分鐘，之后再對(duì)鈹銅合金胚料進(jìn)行加熱，使溫度上升至650℃，然后停止加熱，隨后保溫5小時(shí)。

（7）最后將鈹銅合金胚料在470℃的溫度下進(jìn)行35小時(shí)的時(shí)效處理，得到鈹銅合金。

性能測(cè)試：

選取實(shí)施例1中制得的鈹銅合金20件，進(jìn)行金屬?gòu)?qiáng)度和導(dǎo)熱性的性能測(cè)試，將測(cè)試數(shù)據(jù)去平均數(shù)，測(cè)試結(jié)果如下：

室溫拉伸強(qiáng)度Rm≥900MPa，A5≥8，Z≥20%；

硬度：HRC 47°；

導(dǎo)熱性能：107.86W/(m.K)；

本發(fā)明方案所公開(kāi)的技術(shù)手段不僅限于上述實(shí)施方式所公開(kāi)的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。