铜及铜合金具有优良的导电性,在电工及电子行业占有重要的地位。但随着科技的发展,对导电材料的要求不再仅是其导电性这一单一性能,而是需要具有高强度、高导电性、高耐磨性等多样综合性能的高性能铜合金。例如,大规模集成电路的引线框架、各种点焊、滚焊机的电极、大型高速涡轮发电机的转子导线、触头材料、电动工具的换向器、大型电动机车的架空导线、高压开关簧片、微波管以及宇航飞行器的元器件等都要求材料在保持优异的导电性能的同时,具有更高的强度。


　　热交换环境中的连铸机结品器内衬、电床锅炉内喷射点火喷孔、气割枪喷嘴等,不仅要求材料具有高的热导率,而且具有足够高的高温强度。纯铜虽然导电导热性很好,但是强度低,难以满足多种应用的需要。高强高导铜合金材料由此应运而生,成为铜加工领域共同关心的核心技术、高技术产品和主要经济效益增长点。


　　高强高导铜合金的发展历史可分为三个阶段:第一阶段,20世纪70年代为高强高导铜合金发展的初期,以Cu-P系列的C12200、Cu-Fe系列的KFC为代表该类合金电导率不小于80%IACS,强度在400Mpa左右。第二阶段,从20世纪80年代初到90年代初,利用添加少量析出强化合金元素进行合金化,在不显著降低电导率的同时提高合金的强度,如Cu-Fe-P系列的C19400,电导率在60-79%IACS、抗拉强度达到450-600Mpa。第三阶段,从20世纪90年代开始,随着集成电路向大规模发展,集成度的增加和线距的减少,要求引线框架材料的抗拉强度在600Ma以上,同时具有高的电导率。


　　此类铜合金材料多为固溶时效强化型合金,如Cu-Ni-Si系列、Cu-Zr系列、Cu-Cr系列等。近年来世界各国开始采用快速凝固、弥散强化、原位复合强化等特殊方法研制和开发性能更高的高强高导铜合金。


　　目前,美、日等发达国家垄断了大部分高强高导铜合金市场,而我国自80年代以来开始了对这类材料的探索,起步较晚,对材料缺乏系统研究大多仍偏重于仿制。因此,结合我国资源的特点,在深入系统的研究高强高导铜合金微观机理的基础上,优化工艺,改进技术,开发性能优异、有独立知识产权的高强高导铜合金,具有战略意义和现实意义。


　　开发高强高导铜合金有两种思路,一种是加入合金元素通过固溶强化强化基体,另一种是通过加入第二相强化相形成铜基复合材料。其强化方法主要有合金化法的固溶强化、细晶强化、冷变形+时效强化、过剩相强化及上述多种强化方法的综合,从而得到性能优良的高强高导铜合金。由于铜合金的导电性与强度时对相互矛盾的性能,即强度高,必然会引起导电性的降低,反之亦然。根据导电理论,合金元素固溶在基体中会引起铜的点阵畸变,对电子运动的散射作用加强,固溶合金化提高了强度却降低了导电性,因而这项研究工作就变得更为复杂。


　　研究开发的高强高导铜合金为高强高导型Cu-cr-zr系和高强中导型Cu-Ni-Si系铜合金材,是当前zui具魅力的高强高导铜合金材料。制备新工艺使用的基本原理是,将Cr、Zr、Ni、Si等低固溶度的合金元素加入铜,通过熔体过热处理(其原理和特点见下节)和高温固溶处理,使得合金元素在铜基体中形成过饱和的固溶体,然后再通过时效处理,析出弥散析出物,即提高了材料的强度,又保证了材料的导电性。产品性能及性价比较国内同类产品具有一定优势。


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