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一种稀土铜合金及其制备方法

一种稀土铜合金及其制备方法 稀土就是化学元素周期表中镧系元素——镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu),以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素,称为稀土元素(Rare Earth)。简称稀土(RE或R)。 稀土有工业“黄金”之称,由于其具有优良的光电磁等物理特性,能与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料,其最显著的功能就是大幅度提高其他产品的质量和性能。比如大幅度提高用于制造坦克、飞机、导弹的钢材、铝合金、镁合金、钛合金的战术性能。而且,稀土同样是电子、激光、核工业、超导等诸多高科技的润滑剂。稀土科技一旦用于军事,必然带来军事科技的跃升。从一定意义上说,美军在冷战后几次局部战争中压倒性控制,以及能够对敌人肆无忌惮地公开杀戮,正缘于稀土科技领域的超人一等。 合金主要有:钨稀土合金、稀土铝合金 、稀土硅铁合等。 技术领域 本发明涉及一种铜基合金及其制备技术,尤其涉及一种稀土铜合金及其制备方法。 背景技术 由于具有良好的导电导热性能、耐腐蚀性能、强度、疲劳性能以及易于制备等特点,铜及其合金在电子、电力、机械以及航天航空领域得到了广泛的应用,成为重要的电子金属材料。对于铜合金材料,既具有高的强度又具有高的导电性一直是大家追求的目标,然而对于铜合金,高强度和高导电性是一对相互矛盾的特性。 目前世界各国正在积极开发高强度高导电铜合金,如C18040(Cu-0.3Cr-0.25Sn-0.5Zn)和(Cu-0.3Cr-0.1Zr-0.05Mg-0.02Si)等,也申请了许多专利,如:US1658186,1778668,2185958,2137282,3027508,4466939,JP213847/83等等。这些专利就Cu-Fe-P系、Cu-Ni-Si系及Cu-Cr-Zr系等合金成分,制备方法和对某一特殊性能的改进进行了论述和提出知识产权保护。 美国奥林公司1993年申请并于1998年获得的授权专利CN110I081涉及的是合金,公开了一种含有铬、锆、钴,以及钛等特定添加剂的铜基合金以及生产该铜合金的方法;日本日矿金属株式会社1999年在我国获得的授权CN1115789涉及的也是Cu-Cr-Zr系合金。但上述专利的生产工艺复杂,合金元素也没有含有稀土元素,工厂生产比较困难。 授予Akutsu等人的美国专利No.4672048,公开了一种用于引线框架的铜合金,含有铬、锆、锂、镍、锡、钛、硅、磷元素,强度高达800MPa,而导电率仅有69%IACS。 我国国内单位也申请了一些与高强度高导电合金相关的专利。专利CN1250816论述的是Cu-Cr-Zr-B-Nb-RE合金,其成分较为复杂,主要应用于电阻焊电极材料。专利CN1285417涉及的是一种电阻焊电极用高电导率铜基合金,其成分为Cu-Zr-B-Nb-Mg-RE合金,其电导率为48MS/m,硬度(HRB)为65,性能不高。专利CN1270434A,涉及的合金主要Cu-Zr-Zn-Re高强高导合金,但其Zn含量较高,主要是应用于高速列车异步牵引电动机导条与端环。专利CN1231343涉及一种Cu-Cr-Y铜基合金电极材料及其制备方法,属于合金导电材料,其主要是采用粉末冶金的方法制备材料,成本较高。 中国铁道科学研究院铁科院张强等发明的铜合金接触线CN1084577A专利,揭示了一种含有0.02~0.08%银、0.03~0.13%锡的铜合金接触线,导电率高达80~90%IACS,而强度仅有400MPa;中国铁道科学研究院穆恩生等发明的铜合金接触线CN1159486A专利,公开的含有0.20~0.45%镁、0.05~0.25%稀土(镧、铈)的铜合金接触线,导电率68%IACS,而强度为450~500MPa,软化温度为385℃。 发明内容 本发明的目的在于提供一种具有高强度和高导电性兼顾的稀土铜合金及其制备方法。 本发明的技术方案是这样实现的:包括下述重量百分比的原料:0.02~0.15%的稀土元素,0.02~0.16%的银, 0.03~0.1%的锆,其余为铜和不可避免的杂质元素。 所述的稀土元素指铈、镧、铱。 所述的稀土元素可以以单一元素加入,也可以混合两两或三种同时加入,两两加入时两种稀土元素按重量比为1∶1~1∶6;三三加入时三种稀土元素之间的重量比在1∶1∶1~1∶1∶5,所加的每种稀土元素含量应在0.02%以上,总的稀土元素含量应在0.15%以下。 一种稀土铜合金的制备方法,包括以下步骤:(1)熔炼:采用电解铜、锆、银、稀土元素,其加入顺序为首先按重量百分比加入电解铜,熔炼20-30分钟,然后加入0.03~

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