【发明公布】一种双峰晶粒尺寸、双尺度纳米相强化的高强高导Cu-Cr-Nb合金_中南大学_202011288114.2 

申请/专利权人:中南大学

申请日:2020-11-17

发明/设计人:刘祖铭;任亚科;吕学谦;魏冰;周旭;农必重;卢思哲;艾永康;曹镔

公开(公告)日:2021-02-23

代理机构:长沙市融智专利事务所(普通合伙)

公开(公告)号:CN112391556A

代理人:蒋太炜

主分类号:C22C9/00(20060101)

地址:410083 湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号

分类号:C22C9/00(20060101);C22C1/04(20060101);C22F1/02(20060101);C22F1/08(20060101);B22F9/08(20060101);B22F1/00(20060101);B22F10/28(20210101);B22F3/24(20060101);B33Y10/00(20150101);B33Y70/00(20200101);B33Y40/20(20200101);B33Y40/10(20200101)

优先权:

专利状态码:在审-公开

法律状态:2021.02.23#公开

摘要:本发明提供一种双峰晶粒尺寸、双尺度纳米相强化的高强高导Cu‑Cr‑Nb合金,属于增材制造及高强高导铜合金领域。本发明设计的合金中,Cr、Nb元素含量分别为2.0‑2.8at%、1‑1.3at%,并控制Cr、Nb原子比略大于2:1,利用Cr2Nb相、Cr相等纳米相强化铜基体。本发明通过选区激光熔融配合特殊的热处理工艺,制备得到具有双峰晶粒尺寸、双尺度纳米相强化的高性能Cu‑Cr‑Nb合金。本发明所制备的Cu‑Cr‑Nb合金其室温抗拉强度大于800MPa,屈服强度大于710MPa,显微硬度不低于256HV,伸长率不低于25%,导电率不低于70%IACS;700℃抗拉强度为145~155MPa。

主权项:1.一种双峰晶粒尺寸、双尺度纳米相强化的高强高导Cu-Cr-Nb合金,其特征在于,包括基体和强化相;所述Cu-Cr-Nb合金的晶粒尺寸呈双峰分布,其中基体包括小尺寸晶粒和大尺寸晶粒,所述小尺寸晶粒的粒径为0.5μm-10μm,所述大尺寸晶粒的粒径为50-120μm;合金中的第二相为双尺度纳米相,尺寸分别为小于4nm及20-50nm;所述的纳米相包括Cr2Nb相;所述合金中Cr的原子百分比为2.0-2.8%,Nb的原子百分比为1-1.3%,且Cr与Nb的原子个数比例为2.05~2.5、优选为2.2~2.35,余量为铜;按照以下步骤实施:1氩气雾化制备Cu-Cr-Nb合金粉末按照设计组分,将电解纯铜、Cr-Nb中间合金装入真空雾化装置的感应熔炼炉进行合金熔炼;当金属完全熔化并合金化之后,在1560-1600℃进行真空脱气10-15min,随后在雾化炉中利用高纯氩气进行雾化;最后,利用氮气低温风选筛粉和超声震动筛分,筛选出所需的Cu-Cr-Nb合金粉末,在还原气氛中封装;2激光增材制造前准备根据所需零件的形状,利用设计软件设计零件的三维模型,然后将三维模型导入激光增材制造设备,软件自行切片处理后,将工艺参数导入激光增材制造系统;3通过选区激光熔融进行增材制造首先铺设Cu-Cr-Nb合金粉末,然后根据步骤二的切片层信息,对铺设的粉床进行激光选择熔化,扫描方式包括轮廓扫描和实体扫描,每一层扫描时,先进行轮廓扫描再进行实体扫描,实体扫描采用蛇形扫描策略,之后再一次轮廓扫描;上述步骤为铺粉和激光熔化过程;重复上述步骤,直到整个零件打印完成,之后将成形的零件从基板上分离,得到成形件;4双级时效热处理将成形件在氢气含量1-3%、氩气含量≥97%的混合气体气氛中进行双级时效处理,一级时效温度为150℃-200℃,时间为0.5h-3h;二级时效分梯度进行,第一梯度温度为260℃-290℃,保温20-30min,随炉升温至第二梯度460-490℃,保温1-2h,得高强度、高塑性和高导电率的Cu-Cr-Nb合金;

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