一种高强度高延展性Cu-Ni-Si合金板材及其制备方法

本发明涉及铜合金，特别是涉及一种高强度高延展性cu-ni-si合金板材及其制备方法。

背景技术：

1、随着集成电路技术的飞速发展，特别是向大规模和超大规模集成电路领域的深入，对引线框架的性能要求也日益严格。cu-ni-si合金因具有高强度、良好导电性等优异的综合性能，已成为集成电路领域引线框架制造的优选材料。

2、在传统的加工工艺中，cu-ni-si合金经传统室温轧制后再进行常规时效处理的工艺中表现出晶粒尺寸和形态以及析出行为调控不理想的问题，影响合金的强度和导电率，限制了其在高端应用中的潜力。为了解决这一问题，近年来深冷轧制工艺被开发于合金的加工，然而目前普遍采取大变形量的轧制(超过90％变形量)，加工硬化现象显著，严重降低了板材的塑性，且该方法加工流程长，伴随着较高的能耗和生产成本。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本发明提供了一种高强度高延展性cu-ni-si合金板材及其制备方法，本发明提供的cu-ni-si合金板材的制备方法采用中等变形量(70～80％)的轧制即可实现在维持高强度、优异导电性的基础上，提升cu-ni-si合金板材的塑性，得到具有优异综合性能的cu-ni-si合金板材。

2、本发明在第一方面提供了一种高强度高延展性cu-ni-si合金板材的制备方法，所述制备方法包括：

3、将热轧态cu-ni-si合金进行第一深冷轧制、中间时效处理和第二深冷轧制，得到深冷轧制板材；所述第一深冷轧制后的总变形量为所述热轧态cu-ni-si合金初始厚度的40～45％；所述第二深冷轧制后的总变形量为所述热轧态cu-ni-si合金初始厚度的70～80％；

4、将所述深冷轧制板材进行分级时效处理，得到高强度高延展性cu-ni-si合金板材。

5、优选地，所述热轧态cu-ni-si合金由铸态cu-ni-si合金经固溶处理、热轧制得到；

6、优选的是，所述固溶处理的温度与所述热轧制的温度相同；

7、更优选的是，所述固溶处理和所述热轧制的温度为850～950℃；和/或，所述固溶处理的时间为1～2h。

8、优选地，所述热轧制后的总变形量为所述铸态cu-ni-si合金初始厚度的70～80％；

9、所述热轧制过程中每道次的变形量为所述铸态cu-ni-si合金初始厚度的15～25％；和/或

10、所述热轧制过程中每道次间的保温时间为5～10min。

11、优选地，所述第一深冷轧制过程中每道次的变形量为热轧态cu-ni-si合金初始厚度的5～10％。

12、优选地，所述中间时效处理的温度为400～500℃，优选为425～475℃；和/或

13、所述中间时效处理的时间为60～120min。

14、优选地，所述第二深冷轧制包括第一阶段和第二阶段，所述第二阶段每道次的变形量小于所述第一阶段每道次的变形量。

15、优选地，所述第一阶段每道次变形量为所述热轧态cu-ni-si合金初始厚度的8～10％；和/或

16、所述第二阶段每道次变形量为所述热轧态cu-ni-si合金初始厚度的3～5％。

17、优选地，所述分级时效处理包括一级时效处理和二级时效处理，所述二级时效处理的温度大于所述一级时效处理的温度。

18、优选地，所述一级时效处理的温度为150～250℃；和/或

19、所述二级时效处理的温度不高于所述中间时效处理的温度。

20、本发明在第二方面提供了一种高强度高延展性cu-ni-si合金板材，采用第一方面所述的制备方法制得。

21、本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：

22、本发明首先进行小变形量的第一深冷轧制，引入变形孪晶，从而实现材料强度的初步提升，同时也能有效降低轧制过程中位错的增殖，减少材料内部应力集中，有助于保持材料的塑性，增强了其在低温环境下的成形能力，降低了材料发生断裂的可能性；然后还进行中间时效处理，在保持变形孪晶的基础上，有利于在合金基体中形成细小且均匀分布的析出相，能有效地阻碍位错的运动，进而提升材料的强度，同时能够减轻合金在析出过程中引起的回复软化的影响；再进行第二深冷轧制，利用中间时效处理的效果，促进了更多细密变形孪晶的形成，进一步提升了材料的强度，通过两步深冷轧制实现中等变形量(70～80％)下合金晶粒的细化，进而增强cu-ni-si合金板材的塑性，同时还促进了合金中纳米析出相的均匀分布，在保持cu-ni-si合金板材导电性的基础上，显著提升了cu-ni-si合金板材的强度；最后通过分级时效处理，在保持变形孪晶的基础上，对合金中析出过程的进行精准调控，使析出相分布更加均匀，有效减轻位错对塑性的负面影响，同时减少析出相的聚集和晶粒的粗化现象，维持材料微观组织的均匀性和稳定性，提高材料在塑性变形过程中的均匀性，从而提高延伸率，进一步提升了cu-ni-si合金板材的综合力学性能。本发明提供的cu-ni-si合金板材的制备方法采用中等变形量(70～80％)的轧制即可实现在维持高强度、优异导电性的基础上，提升cu-ni-si合金板材的塑性，得到具有优异综合性能的cu-ni-si合金板材。

23、本发明提供的cu-ni-si合金板材的制备方法采用中等变形量(70～80％)的轧制即可实现在维持高强度、优异导电性的基础上，提升cu-ni-si合金板材的塑性，得到具有优异综合性能的cu-ni-si合金板材。

技术特征：

1.一种高强度高延展性cu-ni-si合金板材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热轧态cu-ni-si合金由铸态cu-ni-si合金经固溶处理、热轧制得到；

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述热轧制后的总变形量为所述铸态cu-ni-si合金初始厚度的70～80％；

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一深冷轧制过程中每道次的变形量为热轧态cu-ni-si合金初始厚度的5～10％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述中间时效处理的温度为400～500℃，优选为425～475℃；和/或

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二深冷轧制包括第一阶段和第二阶段，所述第二阶段每道次的变形量小于所述第一阶段每道次的变形量。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一阶段每道次变形量为所述热轧态cu-ni-si合金初始厚度的8～10％；和/或

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述分级时效处理包括一级时效处理和二级时效处理，所述二级时效处理的温度大于所述一级时效处理的温度。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述一级时效处理的温度为150～250℃；和/或

10.一种高强度高延展性cu-ni-si合金板材，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的制备方法制得。

技术总结
本发明提供了一种高强度高延展性Cu‑Ni‑Si合金板材及其制备方法，属于铜合金技术领域，该制备方法包括：将热轧态Cu‑Ni‑Si合金进行第一深冷轧制、中间时效处理和第二深冷轧制，得到深冷轧制板材；第一深冷轧制后的总变形量为热轧态Cu‑Ni‑Si合金初始厚度的40～45％；第二深冷轧制后的总变形量为热轧态Cu‑Ni‑Si合金初始厚度的70～80％；将深冷轧制板材进行分级时效处理，得到高强度高延展性Cu‑Ni‑Si合金板材。本发明提供的Cu‑Ni‑Si合金板材的制备方法采用中等变形量(70～80％)的轧制即可实现在维持高强度、优异导电性的基础上，提升Cu‑Ni‑Si合金板材的塑性。

技术研发人员：王晓军,刘世媛,徐子晖,施海龙,李雪健,胡小石,徐超
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5