一种稀土铜合金材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于铜合金材料，具体涉及一种稀土铜合金材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、铜合金不仅是国民经济建设的基础材料，而且还是众多高新技术领域的关键材料，被广泛应用于电子通讯产业、汽车工业以及航空航天等应用领域。近年来，随着半导体和通讯行业的快速发展，终端设备在性能方面大幅度提高，且内部零件体积不断缩小、集成度不断增加，随之而来的散热问题成为了制约其发展的主要因素之一，散热效率不足的情况下，容易使得设备工作时热量累积，温度过高对设备的稳定运行带来巨大影响。因此在通讯终端设备制造领域，所需要散热材料应具备更高的导热性、抗拉强度和软化温度，但现有的铜合金的导热性、抗拉强度和软化温度依然有待提高。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术铜合金的导热性、抗拉强度和软化温度提高有限的缺陷，从而提供一种稀土铜合金材料及其制备方法和应用。

2、本发明提供一种稀土铜合金材料，按质量百分比计，其组分包括：fe：1％-2％，p：0.1％-1％，稀土元素：0.1％-1％，余量为cu；

3、所述稀土元素为y、ce中的至少一种。

4、优选的，按质量百分比计，其组分包括：fe：1.5％-1.7％，p：0.5％-0.7％，稀土元素：0.1％-1％，余量为cu；

5、所述稀土元素为y、ce中的至少一种。

6、优选的，所述稀土元素为y和ce；

7、所述y和ce的质量比为(0.1-2)：(0.1-2)。

8、本发明提供一种上述所述稀土铜合金材料的制备方法，包括以下步骤：

9、1)称取cu、fe、p和cu-稀土中间合金混合，熔炼，浇铸得到合金铸坯；

10、2)将步骤1)得到的合金铸坯进行热轧处理、固溶处理、冷轧处理、时效处理，得到所述稀土铜合金材料。

11、优选的，步骤1)中所述cu-稀土中间合金中稀土元素的质量占比为9-11％；

12、可选的，所述cu-稀土中间合金为cu-y中间合金；

13、所述cu-y中间合金中y的质量占比为9-11％；

14、或者，所述cu-稀土中间合金为cu-ce中间合金；

15、所述cu-ce中间合金中ce的质量占比为9-11％；

16、或者，所述cu-稀土中间合金为cu-ce-y中间合金；

17、所述cu-ce-y中间合金中ce和y的总质量占比为9-11％；

18、所述cu-ce-y中间合金中ce和cu-ce-y中间合金中y的质量比为(0.1-2)：(0.1-2)；

19、或者，所述cu-稀土中间合金为cu-ce中间合金和cu-y中间合金；

20、所述cu-ce中间合金中ce的质量占比为9-11％；

21、所述cu-y中间合金中y的质量占比为9-11％；

22、所述cu-ce中间合金和cu-y中间合金的质量比为(0.1-2)：(0.1-2)。

23、优选的，步骤1)中所述熔炼温度为1050-1200℃，熔炼时间为0.5-1h；

24、步骤1)中的熔炼步骤在不活泼气体的保护下进行；

25、所述不活泼气体选自氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气中的至少一种。

26、所述浇铸步骤结束后还包括冷却的步骤。

27、可选的，所述冷却的冷却时间大于2h；冷却至室温即可，或者冷却至10-40℃。

28、优选的，步骤2)中所述热轧处理温度为870℃-920℃，热轧处理变形量为40％-60％；

29、步骤2)中所述固溶处理温度为930℃-960℃，固溶处理时间为1h-3h；

30、所述固溶处理结束后还包括水淬处理；

31、优选的，步骤2)中所述冷轧处理变形量≥85％；

32、步骤2)中所述时效处理温度为450℃-600℃，时效处理时间为8h-12h。

33、可选的，所述冷轧处理在室温下进行。

34、可选的，步骤2)中所述热轧处理前还包括热均匀化处理；

35、所述热均匀化处理温度为870℃-920℃，热均匀化处理时间为1.5-3h。

36、本发明一种上述所述的稀土铜合金材料或上述所述的制备方法制备得到稀土铜合金材料在发热装置中的应用。

37、本发明提供一种通讯终端设备，所述通讯终端设备包括上述所述的稀土铜合金材料或上述所述的制备方法制备得到稀土铜合金材料。

38、本发明技术方案，具有如下优点：

39、(1)本发明提供的稀土铜合金材料，按质量百分比计，其组分包括：fe：1％-2％，p：0.1％-1％，稀土元素：0.1％-1％，余量为cu；所述稀土元素为y、ce中的至少一种。本发明添加稀土元素y、ce中的至少一种，能够与fe和p相互配合，改善fe-p相的形貌和分布，并细化稀土元素在合金中形成纳米颗粒或纳米晶体，从而使得晶格畸变层减小，降低了自由电子传递时在界面上散射的概率，其可以有效地减少晶界的热阻，从而提高导热性能。此外，纳米颗粒还可以作为热传导路径上的散射中心，促进热的传导，从而提高了金属的导热性能。在特定含量的特定稀土元素、fe和p的协同配合下，对形成的铜合金材料在高温环境下的回复与再结晶行为都有一定的抑制效果，从而提高合金的抗高温软化的能力，软化温度达580℃以上，最优情况下可达到670℃，可满足散热材料的应用需求。y和ce中一种稀土元素或两种稀土元素几乎不固溶于铜，化学活性很强，对合金材料具有很好的净化作用，使得合金中的氧、硫、氢、铅、铋等杂质减少，夹杂物变性为细小弥散分布的高熔点化合物，使得该合金抗拉强度提高。本发明的稀土增强铜合金，具有良好的导热性、抗拉强度和软化温度，能满足散热材料的应用需求。

40、(2)本发明提供的稀土铜合金材料，按质量百分比计，其组分包括：fe：1.5％-1.7％，p：0.5％-0.7％，稀土元素：0.1％-1％，余量为cu；所述稀土元素为y、ce中的至少一种。本发明通过优选铁和磷为特定的质量含量，与特定含量的特定稀土相互配合，得到的稀土增强铜合金，具有更为良好的导热性、抗拉强度和软化温度。

41、(3)本发明的材料中铜合金制备方式简单有效，可实现连续和批量化制造，具有较高的性价比。

技术特征：

1.一种稀土铜合金材料，其特征在于，按质量百分比计，其组分包括：fe：1％-2％，p：0.1％-1％，稀土元素：0.1％-1％，余量为cu；

2.根据权利要求1所述的稀土铜合金材料，其特征在于，按质量百分比计，其组分包括：fe：1.5％-1.7％，p：0.5％-0.7％，稀土元素：0.1％-1％，余量为cu；

3.根据权利要求1或2所述的稀土铜合金材料，其特征在于，所述稀土元素为y和ce；

4.权利要求1-3任一项所述稀土铜合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述稀土铜合金材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述cu-稀土中间合金中稀土元素的质量占比为9-11％；

6.根据权利要求4或5所述稀土铜合金材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述熔炼温度为1050-1200℃，熔炼时间为0.5-1h；

7.根据权利要求4-6任一项所述稀土铜合金材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述热轧处理温度为870℃-920℃，热轧处理变形量为40％-60％；

8.根据权利要求4-7任一项所述稀土铜合金材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述冷轧处理变形量≥85％；

9.权利要求1-3任一项所述的稀土铜合金材料或权利要求4-8任一项所述的制备方法制备得到稀土铜合金材料在发热装置中的应用。

10.一种通讯终端设备，其特征在于，所述通讯终端设备包括权利要求1-3任一项所述的稀土铜合金材料或权利要求4-8任一项所述的制备方法制备得到稀土铜合金材料。

技术总结本发明属于铜合金材料技术领域，具体涉及一种稀土铜合金材料及其制备方法和应用。本发明提供的稀土铜合金材料，按质量百分比计，其组分包括：Fe：1％‑2％，P：0.1％‑1％，稀土元素：0.1％‑1％，余量为Cu；所述稀土元素为Y、Ce中的至少一种。本发明的稀土增强铜合金，具有良好的导热性、抗拉强度和软化温度，能满足散热材料的应用需求。技术研发人员：刘敬萱,尹宁康,周忠明,王小乐,刘维受保护的技术使用者：江西省鹰潭铜产业工程技术研究中心技术研发日：技术公布日：2024/9/9