一种高强韧铜钛合金及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109930024A(43)申请公布日2019.06.25(21)申请号201910261732.9(22)申请日2019.04.02(71)申请人东北大学地址110819辽宁省沈阳市和平区文化路3号巷11号(72)发明人王聪范永刚(74)专利代理机构沈阳东大知识产权代理有限公司21109代理人宁佳(51)Int.Cl.C22C9/00(2006.01)C22C1/04(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种高强韧铜钛合金及其制备方法(57)摘要本发明的一种高强韧铜钛合金及其制备方法，合金包括组分及其质量百分比为：Cu粉：60～63％，Ti粉：37～40％。制法为：按配比，将Cu粉和Ti粉混合均匀得混合料后，进行压制成型，压力为35～100MPa，保压10～30min，制得合金生坯后，在惰性气体气氛下烧结，以5～10℃/min的升温速率，从室温升温至烧结温度1085～1150℃，烧结10～60min后，冷却出炉，制得高强韧铜钛合金。该方法制备的高强韧铜钛合金具有极高的强度及出色韧性，同时还具有良好的脆性与热导率。采用原料易得，混料时间短。通过对烧结温度、升温速率和保温时间的精确控制，使制备出来的合金不仅成分符合要求而且性能有保证。CN109930024ACN109930024A权利要求书1/1页1.一种高强韧铜钛合金，其特征在于，包括组分及其质量百分比为：Cu粉：60～63％，Ti粉：37～40％；Cu粉和Ti粉质量百分比之和为100％。2.根据权利要求1所述的高强韧铜钛合金，其特征在于，所述的高强韧铜钛合金的显微硬度为350～400HV，冲击韧性为30～50J/cm2。3.权利要求1所述的高强韧铜钛合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)混料：按一种高强韧铜钛合金的成分配比，将Cu粉和Ti粉混合均匀，制得混合料；(2)成型：将混合料进行压制成型，压力为35～100MPa，保压10～30min，制得合金生坯；(3)脱模：将压制后的合金生坯脱模；(4)烧结：(1)将合金生坯，在惰性气体气氛下烧结，以5～10℃/min的升温速率，从室温升温至烧结温度1085～1150℃，烧结时间10～60min；(2)烧结后冷却至≤40℃出炉，制得高强韧铜钛合金。4.根据权利要求3所述的高强韧铜钛合金的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，Cu粉和Ti粉的粒径范围均为45～60μm。5.根据权利要求3所述的高强韧铜钛合金的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，混合时间为0.5～2h。6.根据权利要求3所述的高强韧铜钛合金的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，压制成型在室温下进行。7.根据权利要求3所述的高强韧铜钛合金的制备方法，其特征在于，所述的步骤(4-1)中，惰性气体为氩气，目的在于使烧结过程在无氧气氛下进行。8.根据权利要求3所述的高强韧铜钛合金的制备方法，其特征在于，所述的步骤(4-2)中，烧结过程中，Ti和Cu反生反应，具体反应式如下：Cu+Ti＝Cu4Ti3。9.根据权利要求3所述的高强韧铜钛合金的制备方法，其特征在于，所述的步骤(4-2)中，制备的高强韧铜钛合金物相为Cu4Ti3相，在凝固过程中无偏析，经硬度测试同时，在压痕周围出现由于位错塞积形成的纹路。2CN109930024A说明书1/4页一种高强韧铜钛合金及其制备方法技术领域[0001]本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高强韧铜钛合金及其制备方法。背景技术[0002]铜是生活中常见的金属，具有优异的导电导热性和延展耐蚀性，广泛应用于电气、电子、建筑、国防等领域。但是铜的强度很低，因此单独使用比较受限。考虑向铜中加入其它合金元素可以改善铜的力学性能，使得铜在保持有较高电导率的同时也能具有较高的强度。最常见的是Be、Ti等合金，虽然铜铍合金具有优异的物理性能和力学性能，但是铍具有一定的毒性，在使用过程中会危害人体健康。因此研究铜钛合金代替铜铍具有十分重要的现实意义。[0003]虽然目前人们对铜和钛的研究比较多，但是对于单一的Cu4Ti3的研究还是极少。目前对于铜钛合金的研究大多集中在富含铜的区域，该区域为只有部分钛溶解在铜中，并且随着温度的变化钛的溶解度变化较大，很容易来进行时效强化。研究发现，时效硬化的铜钛合金(1～6wt.％Ti)的力学和物理性能能得到极大的提高可与其它硬质合金相媲美。同时对铜和钛扩散形成的反应层的显微硬度测试表明，金属间化合物的硬度远高于纯铜或纯钛金属基体的硬度，因此金属间化合物可以作为某些材料的增强相。但铜钛通过扩散形成的反应层组织之间不均匀，不能够制备单一的铜钛金属间化合物，因此本方法研究思路是按原子比4:3的配比提供原料制