權(quán)利要求

1.一種銅合金帶材的生產(chǎn)工藝，其特征在于，包括如下步驟：

S1、配料：按重量百分比選取Zr-Ti合金粉末5-8wt%、Y-Al復(fù)合物3-5wt%、改性石墨微粉1-2wt%、余量為銅粉及不可避免的微量雜質(zhì);

S2、原材料預(yù)處理：

將Zr-Ti合金粉末放入真空干燥箱中，在120-150℃下干燥4-6小時(shí)，去除粉末中的水分和吸附氣體;

Y-Al復(fù)合物在100-130℃的鼓風(fēng)干燥箱中干燥3-5小時(shí)，使其水分含量低于0.1%;

改性石墨微粉在80-100℃的干燥箱中干燥2-4小時(shí)，保證其干燥狀態(tài)，以便于均勻混合;

S3、粉末混合：按照設(shè)計(jì)比例稱(chēng)取預(yù)處理后的Zr-Ti合金粉末、Y-Al復(fù)合物、改性石墨微粉和銅粉，放入三維混料機(jī)中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌20-30分鐘，使其混合均勻，然后將混合物在真空熱壓爐中進(jìn)行熱壓處理，熱壓溫度為400-500℃，壓力為20-30MPa，保溫保壓時(shí)間為1-2小時(shí);

S4、壓制成型：將混合粉末裝入模具中，采用冷等靜壓工藝進(jìn)行壓制成型,壓力控制在200-300MPa，保壓時(shí)間1-2分鐘，升壓速率為5-10MPa/秒，卸壓速率為3-5MPa/秒;

S5、燒結(jié)：將壓制后的坯體放入真空燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度設(shè)定在850-950℃，升溫速率控制在10-15℃/分鐘，保溫時(shí)間2-3小時(shí)，爐內(nèi)真空度保持在10-3-10-4Pa;

S6、熱軋加工：對(duì)燒結(jié)后的合金坯料進(jìn)行熱軋加工，加熱溫度控制在700-800℃，升溫速率為8-12℃/分鐘，熱軋道次壓下率控制在20%-30%，軋制速度為3-5米/秒;

S7、冷軋加工：熱軋后的帶材經(jīng)過(guò)酸洗去除表面氧化皮后，進(jìn)行冷軋加工，冷軋總壓下率控制在30%-50%，冷軋道次壓下率為10%-15%，軋制速度為2-4米/秒;

S8、退火處理：冷軋后的帶材進(jìn)行退火處理，退火溫度設(shè)定在400-500℃，升溫速率為5-8℃/分鐘，保溫時(shí)間1-2小時(shí)，采用隨爐冷卻的方式，冷卻速率為3-5℃/分鐘。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅合金帶材的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述Zr-Ti合金粉末的制備方法為：將鋯和鈦金屬原料按照預(yù)定比例在真空電弧爐中熔煉，制成Zr-Ti合金鑄錠，然后將鑄錠經(jīng)過(guò)機(jī)械破碎、球磨工藝處理，制成粒徑在10-50μm的合金粉末;球磨過(guò)程在氬氣保護(hù)氣氛下進(jìn)行，球料比為4:1，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速控制在250-350rpm，球磨時(shí)間為4-6小時(shí)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅合金帶材的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述Y-Al復(fù)合物的制備方法為：將硝酸釔和鋁粉按照化學(xué)計(jì)量比加入到去離子水中，在攪拌條件下加熱至80-90℃，反應(yīng)1-2小時(shí)，生成氫氧化釔沉淀和鋁離子溶液，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌后，將氫氧化釔沉淀和鋁粉在高溫爐中于600-700℃下煅燒2-3小時(shí)，使兩者充分反應(yīng)形成Y-Al復(fù)合物，將復(fù)合物研磨成粒徑小于30μm的粉末備用。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅合金帶材的生產(chǎn)工藝，其特征在于，改性石墨微粉的制備方法為：將石墨微粉加入到含有偶聯(lián)劑的乙醇溶液中，石墨微粉與偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為10:1，在超聲振蕩條件下攪拌30-45分鐘，使偶聯(lián)劑充分吸附在石墨微粉表面，然后將混合物在80-100℃下干燥2-3小時(shí)，得到改性石墨微粉。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種銅合金帶材的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述偶聯(lián)劑采用KH550有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅合金帶材的生產(chǎn)工藝，其特征在于，S5中，保溫結(jié)束后，停止加熱，讓爐體自然冷卻至400-500℃，降溫速率控制在8-12℃/分鐘，當(dāng)爐溫降至400-500℃后，開(kāi)啟冷卻風(fēng)扇，加快爐體冷卻速度，直至爐溫降至100℃以下。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅合金帶材的生產(chǎn)工藝，其特征在于，S7中，酸洗過(guò)程為：采用濃度為10%-15%的硫酸溶液作為酸洗介質(zhì)，酸洗溫度控制在40-60℃，酸洗時(shí)間為5-10分鐘，酸洗過(guò)程中要不斷攪拌酸液，確保帶材表面氧化皮能夠充分去除，同時(shí)要注意防止過(guò)酸洗現(xiàn)象的發(fā)生，酸洗后，用清水沖洗帶材，直至沖洗水的pH值達(dá)到6-7，然后進(jìn)行烘干處理，烘干溫度為80-100℃，烘干時(shí)間為3-5分鐘。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅合金帶材的生產(chǎn)工藝，其特征在于，S7中，冷軋過(guò)程采用冷軋潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑劑的濃度為5%-8%，流量為5-10升/分鐘。

9.一種權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的銅合金帶材。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種銅合金帶材，所述銅合金帶材的抗拉強(qiáng)度≥420MPa，銅合金帶材的維氏硬度160～200HV。

說(shuō)明書(shū)

技術(shù)領(lǐng)域

[0001]本發(fā)明涉及銅合金帶材技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種銅合金帶材及其生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)

[0002]在現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展進(jìn)程中，銅合金帶材作為一種關(guān)鍵的基礎(chǔ)材料，廣泛應(yīng)用于電子、汽車(chē)、航空航天等眾多領(lǐng)域，其性能的優(yōu)劣直接影響著相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。然而，傳統(tǒng)的銅合金帶材在抗拉強(qiáng)度、硬度、韌性和磨損率等方面逐漸難以滿(mǎn)足日益嚴(yán)苛的工業(yè)需求。

[0003]隨著電子設(shè)備向小型化、高性能化方向發(fā)展，對(duì)于用于電子元件連接和散熱的銅合金帶材，不僅要求其具備良好的導(dǎo)電性，還需要更高的強(qiáng)度和硬度以保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)要維持一定的韌性以防止在加工和使用過(guò)程中發(fā)生斷裂，傳統(tǒng)銅合金帶材的力學(xué)性能已無(wú)法適應(yīng)這些要求。

[0004]在汽車(chē)制造領(lǐng)域，發(fā)動(dòng)機(jī)部件以及傳動(dòng)系統(tǒng)等部位需要承受高溫、高壓和頻繁的機(jī)械摩擦，對(duì)銅合金帶材的耐熱性、耐磨性和力學(xué)性能提出了更高挑戰(zhàn)。現(xiàn)有的銅合金帶材由于磨損率較高，導(dǎo)致零部件的使用壽命較短，增加了汽車(chē)的維護(hù)成本和能源消耗。

[0005]航空航天領(lǐng)域更是對(duì)材料的性能有著極致的要求，需要銅合金帶材在具備高強(qiáng)度和硬度的同時(shí)，能夠在復(fù)雜的應(yīng)力環(huán)境和極端的溫度條件下保持良好的韌性和較低的磨損率，以確保飛行器的安全性和可靠性，而傳統(tǒng)銅合金帶材的綜合性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法達(dá)到這些標(biāo)準(zhǔn)。

[0006]綜上所述，開(kāi)發(fā)一種具有優(yōu)異抗拉強(qiáng)度、硬度、韌性和低磨損率的新型銅合金帶材具有迫切的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的市場(chǎng)前景，以滿(mǎn)足各工業(yè)領(lǐng)域?qū)Ω咝阅茔~合金帶材的需求，推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種銅合金帶材及其生產(chǎn)工藝，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種銅合金帶材的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟：

S1、配料：按重量百分比選取Zr-Ti合金粉末5-8wt%、Y-Al復(fù)合物3-5wt%、改性石墨微粉1-2wt%、余量為銅粉及不可避免的微量雜質(zhì);

Zr和Ti元素能夠在銅基體中形成細(xì)小的彌散相，有效阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而提高合金的強(qiáng)度和硬度，同時(shí)保持一定的韌性;元素具有細(xì)化晶粒的作用，Al元素可以與銅形成強(qiáng)化相，二者協(xié)同作用，進(jìn)一步提升合金的力學(xué)性能，改善其耐熱性和抗氧化性能;石墨具有良好的潤(rùn)滑性和自潤(rùn)滑性能，能夠降低合金在加工和使用過(guò)程中的摩擦系數(shù)，提高其耐磨性，同時(shí)不顯著降低合金的強(qiáng)度;

S2、原材料預(yù)處理：

將Zr-Ti合金粉末放入真空干燥箱中，在120-150℃下干燥4-6小時(shí)，去除粉末中的水分和吸附氣體，確保其純度和活性;

Y-Al復(fù)合物在100-130℃的鼓風(fēng)干燥箱中干燥3-5小時(shí)，使其水分含量低于0.1%，防止在后續(xù)加工過(guò)程中因水分蒸發(fā)產(chǎn)生氣孔缺陷;

改性石墨微粉在80-100℃的干燥箱中干燥2-4小時(shí)，保證其干燥狀態(tài)，以便于均勻混合;

S3、粉末混合：按照設(shè)計(jì)比例稱(chēng)取預(yù)處理后的Zr-Ti合金粉末、Y-Al復(fù)合物、改性石墨微粉和銅粉，放入三維混料機(jī)中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌20-30分鐘，使其混合均勻，然后將混合物在真空熱壓爐中進(jìn)行熱壓處理，熱壓溫度為400-500℃，壓力為20-30MPa，保溫保壓時(shí)間為1-2小時(shí);為了進(jìn)一步提高混合均勻性，可每隔1小時(shí)停機(jī)，對(duì)混合粉末進(jìn)行翻動(dòng)，然后繼續(xù)混合。

[0009]S4、壓制成型：將混合粉末裝入模具中，采用冷等靜壓工藝進(jìn)行壓制成型,壓力控制在200-300MPa，保壓時(shí)間1-2分鐘，升壓速率為5-10MPa/秒，卸壓速率為3-5MPa/秒，使粉末坯體具有一定的密度和強(qiáng)度，為后續(xù)的燒結(jié)加工提供良好的基礎(chǔ);

S5、燒結(jié)：將壓制后的坯體放入真空燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度設(shè)定在850-950℃，升溫速率控制在10-15℃/分鐘，保溫時(shí)間2-3小時(shí)，爐內(nèi)真空度保持在10-3-10-4Pa;使粉末顆粒之間充分發(fā)生冶金結(jié)合，形成致密的合金組織。保溫期間，可通過(guò)爐體的觀察窗或監(jiān)控系統(tǒng)觀察坯體的狀態(tài)，確保無(wú)異常情況發(fā)生。

[0010]S6、熱軋加工：對(duì)燒結(jié)后的合金坯料進(jìn)行熱軋加工，加熱溫度控制在700-800℃，升溫速率為8-12℃/分鐘，熱軋道次壓下率控制在20%-30%，軋制速度為3-5米/秒;

S7、冷軋加工：熱軋后的帶材經(jīng)過(guò)酸洗去除表面氧化皮后，進(jìn)行冷軋加工，冷軋總壓下率控制在30%-50%，冷軋道次壓下率為10%-15%，軋制速度為2-4米/秒;同時(shí)，要根據(jù)帶材的厚度和尺寸精度要求，合理調(diào)整軋制工藝參數(shù)，確保帶材的平整度和板形良好。

[0011]S8、退火處理：冷軋后的帶材進(jìn)行退火處理，退火溫度設(shè)定在400-500℃，升溫速率為5-8℃/分鐘，保溫時(shí)間1-2小時(shí)，采用隨爐冷卻的方式，冷卻速率為3-5℃/分鐘。

[0012]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述Zr-Ti合金粉末的制備方法為：將鋯和鈦金屬原料按照預(yù)定比例在真空電弧爐中熔煉，制成Zr-Ti合金鑄錠，然后將鑄錠經(jīng)過(guò)機(jī)械破碎、球磨工藝處理，制成粒徑在10-50μm的合金粉末;球磨過(guò)程在氬氣保護(hù)氣氛下進(jìn)行，球料比為4:1，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速控制在250-350rpm，球磨時(shí)間為4-6小時(shí)。

[0013]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述Y-Al復(fù)合物的制備方法為：將硝酸釔和鋁粉按照化學(xué)計(jì)量比加入到去離子水中，在攪拌條件下加熱至80-90℃，反應(yīng)1-2小時(shí)，生成氫氧化釔沉淀和鋁離子溶液，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌后，將氫氧化釔沉淀和鋁粉在高溫爐中于600-700℃下煅燒2-3小時(shí)，使兩者充分反應(yīng)形成Y-Al復(fù)合物，將復(fù)合物研磨成粒徑小于30μm的粉末備用。

[0014]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：改性石墨微粉的制備方法為：將石墨微粉加入到含有偶聯(lián)劑的乙醇溶液中，石墨微粉與偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為10:1，在超聲振蕩條件下攪拌30-45分鐘，使偶聯(lián)劑充分吸附在石墨微粉表面，然后將混合物在80-100℃下干燥2-3小時(shí)，得到改性石墨微粉。

[0015]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述偶聯(lián)劑采用KH550有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑。

[0016]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：S5中，保溫結(jié)束后，停止加熱，讓爐體自然冷卻至400-500℃，降溫速率控制在8-12℃/分鐘，當(dāng)爐溫降至400-500℃后，開(kāi)啟冷卻風(fēng)扇，加快爐體冷卻速度，直至爐溫降至100℃以下。

[0017]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：S7中，酸洗過(guò)程為：采用濃度為10%-15%的硫酸溶液作為酸洗介質(zhì)，酸洗溫度控制在40-60℃，酸洗時(shí)間為5-10分鐘，酸洗過(guò)程中要不斷攪拌酸液，確保帶材表面氧化皮能夠充分去除，同時(shí)要注意防止過(guò)酸洗現(xiàn)象的發(fā)生，酸洗后，用清水沖洗帶材，直至沖洗水的pH值達(dá)到6-7，然后進(jìn)行烘干處理，烘干溫度為80-100℃，烘干時(shí)間為3-5分鐘。

[0018]作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：S7中，冷軋過(guò)程采用冷軋潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑劑的濃度為5%-8%，流量為5-10升/分鐘。

[0019]本發(fā)明提供的一種銅合金帶材，采用上述方法生產(chǎn)得到。

[0020]所述銅合金帶材，包括以下質(zhì)量百分比成分：Zr-Ti合金粉末5-8wt%，Y-Al復(fù)合物3-5wt%，改性石墨微粉1-2wt%，余量為銅粉及不可避免的微量雜質(zhì)。

[0021]所述銅合金帶材的抗拉強(qiáng)度≥420MPa，銅合金帶材的維氏硬度160～200HV。

[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明通過(guò)向銅合金中添加Zr-Ti合金粉末、Y-Al復(fù)合物以及改性石墨微粉可以有效的改變銅基體的力學(xué)性能，細(xì)化組織晶粒，進(jìn)一步提高了銅合金帶材的抗拉強(qiáng)度、硬度、韌性和磨損率等力學(xué)性能;

2、本發(fā)明在制備Y-Al復(fù)合物過(guò)程中，通過(guò)采用超聲振蕩條件進(jìn)行攪拌，進(jìn)一步提高了Y-Al復(fù)合物的改性制備效果，進(jìn)一步平衡了銅合金帶材之間的抗拉強(qiáng)度、硬度、韌性和磨損率等力學(xué)性能。

附圖說(shuō)明

[0023]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中標(biāo)尺比例為1：200um的金相圖。

[0024]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中標(biāo)尺比例為1：20um的金相圖。

具體實(shí)施方式

[0025]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

[0026]實(shí)施例1：本發(fā)明實(shí)施例中，一種銅合金帶材的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟：

S1、配料：按重量百分比選取Zr-Ti合金粉末6.5wt%、Y-Al復(fù)合物4wt%、改性石墨微粉1.5wt%、余量為銅粉及不可避免的微量雜質(zhì);

其中，所述Zr-Ti合金粉末的制備方法為：將鋯和鈦金屬原料按照預(yù)定比例在真空電弧爐中熔煉，制成Zr-Ti合金鑄錠，然后將鑄錠經(jīng)過(guò)機(jī)械破碎、球磨工藝處理，制成粒徑在30μm的合金粉末;球磨過(guò)程在氬氣保護(hù)氣氛下進(jìn)行，球料比為4:1，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速控制在300rpm，球磨時(shí)間為5小時(shí);

其中，所述Y-Al復(fù)合物的制備方法為：將硝酸釔和鋁粉按照化學(xué)計(jì)量比加入到去離子水中，在攪拌條件下加熱至85℃，反應(yīng)1.5小時(shí)，生成氫氧化釔沉淀和鋁離子溶液，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌后，將氫氧化釔沉淀和鋁粉在高溫爐中于650℃下煅燒2.5小時(shí)，使兩者充分反應(yīng)形成Y-Al復(fù)合物，將復(fù)合物研磨成粒徑小于30μm的粉末備用;

其中，改性石墨微粉的制備方法為：將石墨微粉加入到含有偶聯(lián)劑的乙醇溶液中，所述偶聯(lián)劑采用KH550有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑，石墨微粉與偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為10:1，在超聲振蕩條件下攪拌35.5分鐘，使偶聯(lián)劑充分吸附在石墨微粉表面，然后將混合物在90℃下干燥2.5小時(shí)，得到改性石墨微粉;

S2、原材料預(yù)處理：

將Zr-Ti合金粉末放入真空干燥箱中，在135℃下干燥5小時(shí)，去除粉末中的水分和吸附氣體;

Y-Al復(fù)合物在115℃的鼓風(fēng)干燥箱中干燥4小時(shí)，使其水分含量低于0.1%;

改性石墨微粉在90℃的干燥箱中干燥3小時(shí)，保證其干燥狀態(tài)，以便于均勻混合;

S3、粉末混合：按照設(shè)計(jì)比例稱(chēng)取預(yù)處理后的Zr-Ti合金粉末、Y-Al復(fù)合物、改性石墨微粉和銅粉，放入三維混料機(jī)中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌25分鐘，使其混合均勻，然后將混合物在真空熱壓爐中進(jìn)行熱壓處理，熱壓溫度為450℃，壓力為25MPa，保溫保壓時(shí)間為1.5小時(shí);

S4、壓制成型：將混合粉末裝入模具中，采用冷等靜壓工藝進(jìn)行壓制成型,壓力控制在250MPa，保壓時(shí)間1.5分鐘，升壓速率為7.5MPa/秒，卸壓速率為4MPa/秒;

S5、燒結(jié)：將壓制后的坯體放入真空燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度設(shè)定在900℃，升溫速率控制在12.5℃/分鐘，保溫時(shí)間2.5小時(shí)，爐內(nèi)真空度保持在5.5*10-4Pa;保溫結(jié)束后，停止加熱，讓爐體自然冷卻至450℃，降溫速率控制在10℃/分鐘，當(dāng)爐溫降至450℃后，開(kāi)啟冷卻風(fēng)扇，加快爐體冷卻速度，直至爐溫降至100℃以下;

S6、熱軋加工：對(duì)燒結(jié)后的合金坯料進(jìn)行熱軋加工，加熱溫度控制在750℃，升溫速率為10℃/分鐘，熱軋道次壓下率控制在25%，軋制速度為4米/秒;

S7、冷軋加工：熱軋后的帶材經(jīng)過(guò)酸洗去除表面氧化皮后，進(jìn)行冷軋加工，冷軋總壓下率控制在40%，冷軋道次壓下率為12.5%，軋制速度為3米/秒;酸洗過(guò)程為：采用濃度為12.5%的硫酸溶液作為酸洗介質(zhì)，酸洗溫度控制在50℃，酸洗時(shí)間為7.5分鐘，酸洗過(guò)程中要不斷攪拌酸液，確保帶材表面氧化皮能夠充分去除，同時(shí)要注意防止過(guò)酸洗現(xiàn)象的發(fā)生，酸洗后，用清水沖洗帶材，直至沖洗水的pH值達(dá)到6.5，然后進(jìn)行烘干處理，烘干溫度為90℃，烘干時(shí)間為4分鐘;冷軋過(guò)程采用冷軋潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑劑的濃度為6.5%，流量為7.5升/分鐘。

[0027]S8、退火處理：冷軋后的帶材進(jìn)行退火處理，退火溫度設(shè)定在450℃，升溫速率為6.5℃/分鐘，保溫時(shí)間1.5小時(shí)，采用隨爐冷卻的方式，冷卻速率為4℃/分鐘。

[0028]實(shí)施例2：本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，在所述步驟S1中，按重量百分比選取Zr-Ti合金粉末5wt%、Y-Al復(fù)合物3wt%、改性石墨微粉1wt%、余量為銅粉及不可避免的微量雜質(zhì)。

[0029]實(shí)施例3：本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，在所述步驟S1中，按重量百分比選取Zr-Ti合金粉末8wt%、Y-Al復(fù)合物5wt%、改性石墨微粉2wt%、余量為銅粉及不可避免的微量雜質(zhì)。

[0030]實(shí)施例4：本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，在所述步驟S1中，所述Zr-Ti合金粉末的制備方法為：將鋯和鈦金屬原料按照預(yù)定比例在真空電弧爐中熔煉，制成Zr-Ti合金鑄錠，然后將鑄錠經(jīng)過(guò)機(jī)械破碎、球磨工藝處理，制成粒徑在50μm的合金粉末;球磨過(guò)程在氬氣保護(hù)氣氛下進(jìn)行，球料比為4:1，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速控制在250rpm，球磨時(shí)間為4小時(shí);

其中，所述Y-Al復(fù)合物的制備方法為：將硝酸釔和鋁粉按照化學(xué)計(jì)量比加入到去離子水中，在攪拌條件下加熱至80℃，反應(yīng)1小時(shí)，生成氫氧化釔沉淀和鋁離子溶液，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌后，將氫氧化釔沉淀和鋁粉在高溫爐中于600℃下煅燒2小時(shí)，使兩者充分反應(yīng)形成Y-Al復(fù)合物，將復(fù)合物研磨成粒徑小于30μm的粉末備用;

其中，改性石墨微粉的制備方法為：將石墨微粉加入到含有偶聯(lián)劑的乙醇溶液中，所述偶聯(lián)劑采用KH550有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑，石墨微粉與偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為10:1，在超聲振蕩條件下攪拌30分鐘，使偶聯(lián)劑充分吸附在石墨微粉表面，然后將混合物在80℃下干燥2小時(shí)，得到改性石墨微粉。

[0031]實(shí)施例5：本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，在所述步驟S1中，所述Zr-Ti合金粉末的制備方法為：將鋯和鈦金屬原料按照預(yù)定比例在真空電弧爐中熔煉，制成Zr-Ti合金鑄錠，然后將鑄錠經(jīng)過(guò)機(jī)械破碎、球磨工藝處理，制成粒徑在10的合金粉末;球磨過(guò)程在氬氣保護(hù)氣氛下進(jìn)行，球料比為4:1，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速控制在350rpm，球磨時(shí)間為6小時(shí);

其中，所述Y-Al復(fù)合物的制備方法為：將硝酸釔和鋁粉按照化學(xué)計(jì)量比加入到去離子水中，在攪拌條件下加熱至90℃，反應(yīng)2小時(shí)，生成氫氧化釔沉淀和鋁離子溶液，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌后，將氫氧化釔沉淀和鋁粉在高溫爐中于700℃下煅燒3小時(shí)，使兩者充分反應(yīng)形成Y-Al復(fù)合物，將復(fù)合物研磨成粒徑小于30μm的粉末備用;

其中，改性石墨微粉的制備方法為：將石墨微粉加入到含有偶聯(lián)劑的乙醇溶液中，所述偶聯(lián)劑采用KH550有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑，石墨微粉與偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為10:1，在超聲振蕩條件下攪拌45分鐘，使偶聯(lián)劑充分吸附在石墨微粉表面，然后將混合物在100℃下干燥3小時(shí)，得到改性石墨微粉。

[0032]實(shí)施例6：本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，在所述步驟S2中，原材料預(yù)處理：

將Zr-Ti合金粉末放入真空干燥箱中，在120℃下干燥4小時(shí)，去除粉末中的水分和吸附氣體;

Y-Al復(fù)合物在100℃的鼓風(fēng)干燥箱中干燥3小時(shí)，使其水分含量低于0.1%;

改性石墨微粉在80℃的干燥箱中干燥2小時(shí)，保證其干燥狀態(tài)，以便于均勻混合。

[0033]實(shí)施例7：本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，在所述步驟S2中，原材料預(yù)處理：

將Zr-Ti合金粉末放入真空干燥箱中，在150℃下干燥6小時(shí)，去除粉末中的水分和吸附氣體;

Y-Al復(fù)合物在130℃的鼓風(fēng)干燥箱中干燥5小時(shí)，使其水分含量低于0.1%;

改性石墨微粉在100℃的干燥箱中干燥4小時(shí)，保證其干燥狀態(tài)，以便于均勻混合。

[0034]實(shí)施例8：本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，在所述步驟S3中，粉末混合：按照設(shè)計(jì)比例稱(chēng)取預(yù)處理后的Zr-Ti合金粉末、Y-Al復(fù)合物、改性石墨微粉和銅粉，放入三維混料機(jī)中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌20分鐘，使其混合均勻，然后將混合物在真空熱壓爐中進(jìn)行熱壓處理，熱壓溫度為400℃，壓力為20MPa，保溫保壓時(shí)間為1小時(shí)。

[0035]實(shí)施例9：本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，在所述步驟S3中，粉末混合：按照設(shè)計(jì)比例稱(chēng)取預(yù)處理后的Zr-Ti合金粉末、Y-Al復(fù)合物、改性石墨微粉和銅粉，放入三維混料機(jī)中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌30分鐘，使其混合均勻，然后將混合物在真空熱壓爐中進(jìn)行熱壓處理，熱壓溫度為500℃，壓力為30MPa，保溫保壓時(shí)間為2小時(shí)。

[0036]實(shí)施例10：本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，在所述步驟S4中，將混合粉末裝入模具中，采用冷等靜壓工藝進(jìn)行壓制成型,壓力控制在200MPa，保壓時(shí)間1分鐘，升壓速率為5MPa/秒，卸壓速率為3MPa/秒。

[0037]實(shí)施例11：本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，在所述步驟S4中，將混合粉末裝入模具中，采用冷等靜壓工藝進(jìn)行壓制成型,壓力控制在300MPa，保壓時(shí)間2分鐘，升壓速率為10MPa/秒，卸壓速率為5MPa/秒。

[0038]實(shí)施例12：本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，在所述步驟S5中，燒結(jié)：將壓制后的坯體放入真空燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度設(shè)定在850℃，升溫速率控制在10℃/分鐘，保溫時(shí)間2小時(shí)，爐內(nèi)真空度保持在10-3Pa;保溫結(jié)束后，停止加熱，讓爐體自然冷卻至400℃，降溫速率控制在8℃/分鐘，當(dāng)爐溫降至400℃后，開(kāi)啟冷卻風(fēng)扇，加快爐體冷卻速度，直至爐溫降至100℃以下。

[0039]實(shí)施例13：本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，在所述步驟S5中，燒結(jié)：將壓制后的坯體放入真空燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度設(shè)定在950℃，升溫速率控制在15℃/分鐘，保溫時(shí)間3小時(shí)，爐內(nèi)真空度保持在10-4Pa;保溫結(jié)束后，停止加熱，讓爐體自然冷卻至500℃，降溫速率控制在12℃/分鐘，當(dāng)爐溫降至500℃后，開(kāi)啟冷卻風(fēng)扇，加快爐體冷卻速度，直至爐溫降至100℃以下。

[0040]實(shí)施例14：本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，在所述步驟S6中，熱軋加工：對(duì)燒結(jié)后的合金坯料進(jìn)行熱軋加工，加熱溫度控制在700℃，升溫速率為8℃/分鐘，熱軋道次壓下率控制在20%，軋制速度為3米/秒。

[0041]實(shí)施例15：本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，在所述步驟S6中，熱軋加工：對(duì)燒結(jié)后的合金坯料進(jìn)行熱軋加工，加熱溫度控制在800℃，升溫速率為12℃/分鐘，熱軋道次壓下率控制在30%，軋制速度為5米/秒。

[0042]實(shí)施例16：本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，在所述步驟S7中，冷軋加工：熱軋后的帶材經(jīng)過(guò)酸洗去除表面氧化皮后，進(jìn)行冷軋加工，冷軋總壓下率控制在30%%，冷軋道次壓下率為10%，軋制速度為2米/秒;酸洗過(guò)程為：采用濃度為10%的硫酸溶液作為酸洗介質(zhì)，酸洗溫度控制在40℃，酸洗時(shí)間為5分鐘，酸洗過(guò)程中要不斷攪拌酸液，確保帶材表面氧化皮能夠充分去除，同時(shí)要注意防止過(guò)酸洗現(xiàn)象的發(fā)生，酸洗后，用清水沖洗帶材，直至沖洗水的pH值達(dá)到6，然后進(jìn)行烘干處理，烘干溫度為80℃，烘干時(shí)間為3分鐘;冷軋過(guò)程采用冷軋潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑劑的濃度為5%，流量為5升/分鐘。

[0043]實(shí)施例17：本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，在所述步驟S7中，冷軋加工：熱軋后的帶材經(jīng)過(guò)酸洗去除表面氧化皮后，進(jìn)行冷軋加工，冷軋總壓下率控制在50%，冷軋道次壓下率為15%，軋制速度為4米/秒;酸洗過(guò)程為：采用濃度為15%的硫酸溶液作為酸洗介質(zhì)，酸洗溫度控制在60℃，酸洗時(shí)間為10分鐘，酸洗過(guò)程中要不斷攪拌酸液，確保帶材表面氧化皮能夠充分去除，同時(shí)要注意防止過(guò)酸洗現(xiàn)象的發(fā)生，酸洗后，用清水沖洗帶材，直至沖洗水的pH值達(dá)到7，然后進(jìn)行烘干處理，烘干溫度為100℃，烘干時(shí)間為5分鐘;冷軋過(guò)程采用冷軋潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑劑的濃度為8%，流量為10升/分鐘。

[0044]實(shí)施例18：本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，在所述步驟S8中，退火處理：冷軋后的帶材進(jìn)行退火處理，退火溫度設(shè)定在400℃，升溫速率為5℃/分鐘，保溫時(shí)間1小時(shí)，采用隨爐冷卻的方式，冷卻速率為3℃/分鐘。

[0045]實(shí)施例19：本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，在所述步驟S8中，退火處理：冷軋后的帶材進(jìn)行退火處理，退火溫度設(shè)定在500℃，升溫速率為8℃/分鐘，保溫時(shí)間2小時(shí)，采用隨爐冷卻的方式，冷卻速率為5℃/分鐘。

[0046]對(duì)比例1：本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，在所述步驟S1中，配料中不含Zr-Ti合金粉末。

[0047]對(duì)比例2：本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，在所述步驟S1中，配料中不含Y-Al復(fù)合物。

[0048]對(duì)比例3：本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，在所述步驟S1中，配料中不含改性石墨微粉。

[0049]對(duì)比例4：本實(shí)施例與實(shí)施例5不同之處在于，在所述步驟S1中，所述Y-Al復(fù)合物的制備方法采用常規(guī)攪拌方式攪拌45分鐘，不使用超聲振蕩條件攪拌。

[0050]力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法

抗拉強(qiáng)度測(cè)試：采用萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)，按照標(biāo)準(zhǔn)拉伸試驗(yàn)方法(如ASTME8)進(jìn)行測(cè)試，拉伸速率控制在0.5-1mm/min，直至試樣斷裂，記錄斷裂時(shí)的最大拉力，通過(guò)公式計(jì)算出抗拉強(qiáng)度。

[0051]維氏硬度測(cè)試：使用維氏硬度計(jì)，在試樣表面施加一定的載荷(如5kg)并保持一定時(shí)間(如10s)，測(cè)量壓痕對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度，根據(jù)公式計(jì)算出維氏硬度值。

[0052]斷裂韌性KIC測(cè)試：采用預(yù)制裂紋的試樣，通過(guò)三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)過(guò)程中記錄的載荷-位移曲線(xiàn)，利用相關(guān)公式計(jì)算斷裂韌性KIC值。

[0053]磨損率測(cè)試：采用銷(xiāo)盤(pán)磨損試驗(yàn)機(jī)，將試樣與對(duì)偶盤(pán)在一定載荷(如50N)和轉(zhuǎn)速(如200rpm)下進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)一定的磨損時(shí)間(如30min)后，測(cè)量試樣的磨損量，通過(guò)公式計(jì)算磨損率。

[0054]通過(guò)將上述實(shí)施例1-19以及對(duì)比例1-4的生產(chǎn)工藝對(duì)制備得到的銅合金帶材進(jìn)行對(duì)應(yīng)的力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)，得到如下表1。

[0055]對(duì)實(shí)施例1中所制備的銅合金帶材進(jìn)行金相檢驗(yàn)，得到圖1、圖2所示的標(biāo)尺比例分別為1：200um、1：20um的金相圖，根據(jù)圖1、圖2觀察可知，采用本發(fā)明方法所制備的銅合金帶材的組織晶粒較細(xì)，密度較高，性能較優(yōu)：

[0056]通過(guò)表1可以得出：

結(jié)論1：結(jié)合實(shí)施例1-19得出，實(shí)施例1在綜合性能上更優(yōu)，因?yàn)槠涓鞲黜?xiàng)制備工藝等參數(shù)處于較合適的范圍，能更好地協(xié)同提升合金的各項(xiàng)性能，進(jìn)而能夠在保證較好的抗拉強(qiáng)度、硬度、韌性和磨損率之間達(dá)到較優(yōu)的平衡。

[0057]結(jié)論2：結(jié)合對(duì)比例1-3得出：

在抗拉強(qiáng)度方面，由于缺少Zr-Ti合金粉末，失去了其彌散強(qiáng)化作用，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙減少，使得抗拉強(qiáng)度明顯低于實(shí)施例1。在拉伸試驗(yàn)中，材料更容易發(fā)生塑性變形和斷裂。沒(méi)有Y-Al復(fù)合物就無(wú)法形成沉淀強(qiáng)化相，不能有效釘扎位錯(cuò)，導(dǎo)致抗拉強(qiáng)度低于實(shí)施例1。雖然缺少改性石墨微粉對(duì)抗拉強(qiáng)度影響相對(duì)較小，但沒(méi)有了它可能在一定程度上影響其他成分之間的協(xié)同作用，仍導(dǎo)致抗拉強(qiáng)度低于實(shí)施例1。

[0058]在維氏硬度方面，Zr-Ti合金粉末有助于形成緊密的晶體結(jié)構(gòu)，缺少它會(huì)使晶體結(jié)構(gòu)相對(duì)疏松，硬度降低，在硬度測(cè)試中更容易產(chǎn)生較大的壓痕，低于實(shí)施例1，Y-Al復(fù)合物的缺失導(dǎo)致不能形成強(qiáng)化相來(lái)增加晶體的緊密程度，硬度下降，低于實(shí)施例1，改性石墨微粉本身對(duì)硬度有一定貢獻(xiàn)，沒(méi)有它時(shí)硬度會(huì)有所降低，不過(guò)這種影響相對(duì)前兩者較小，仍低于實(shí)施例1。

[0059]在斷裂韌性數(shù)值KIC方面，缺少Zr-Ti合金粉末會(huì)使合金的晶粒細(xì)化程度和位錯(cuò)阻礙作用減弱，在受力時(shí)裂紋更容易擴(kuò)展，韌性明顯低于實(shí)施例1，Y-Al復(fù)合物對(duì)于細(xì)化晶粒和增強(qiáng)界面結(jié)合有重要作用，沒(méi)有它會(huì)導(dǎo)致韌性下降，低于實(shí)施例1，雖然改性石墨微粉對(duì)韌性有一定輔助作用，但它的缺失對(duì)抗斷裂韌性影響相對(duì)較小，不過(guò)韌性仍低于實(shí)施例1。

[0060]在磨損率方面，沒(méi)有Zr-Ti合金粉末會(huì)使合金硬度降低，且可能影響其他成分協(xié)同作用，在磨損過(guò)程中更容易磨損，磨損率高于實(shí)施例1。Y-Al復(fù)合物的缺失導(dǎo)致硬度下降和組織結(jié)構(gòu)變化，使得耐磨性能降低，磨損率高于實(shí)施例1。缺少改性石墨微粉后，自潤(rùn)滑性能喪失，摩擦系數(shù)增大，磨損率顯著高于實(shí)施例1。

[0061]結(jié)論3：結(jié)合實(shí)施例5和對(duì)比4，Y-Al復(fù)合物的制備方式中，超聲振蕩攪拌對(duì)合金的性能有重要影響，它能夠促進(jìn)成分均勻混合，進(jìn)而提升合金的抗拉強(qiáng)度、硬度、韌性和耐磨性等綜合性能。

[0062]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。

[0063]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。

說(shuō)明書(shū)附圖(2)