本发明涉及一种cu-ag合金线材的制备方法
背景技术：
制备高强度高导电性铜导线对很多工业应用都具有重要意义，例如输电线路架空线、高速列车接触线、高强脉冲磁体、汽轮机转子和集成电路引线框架等。目前，中国共有68.8万千米电力传输线，传统使用的架空线为钢芯外包铝铰线，电能在输送过程中要损失5～10％，提高单位走廊传输功率的需求正变得日益迫切。cu-ag合金线兼具高强度高导电性能，可替代传统钢芯或铜芯用于架空输电线路，从而获得高强度高导电的导线，可有效增加载流量达12％，传输能量损耗最大可降低40％；同时，由于机械强度高，可以使杆、塔之间的跨距增大，降低建设成本。而且cu-ag合金线材具有加工工艺简单、生产成本低等特点，可大规模工业生产。
现有研究中，cu-ag合金线由于具有优异的综合性能，得到了广泛的关注。已有报道，通过熔炼后拉丝、添加合金元素、粉末冶金等方法可以制备cu-ag合金，其中熔炼后拉丝的方法可以得到兼具高强度和高导电性的cu-ag合金线材，且制备成本较低，可大规模生产。
通过对熔炼拉丝得到的cu-ag合金线材的强化和导电机制的研究，人们发现合金线材的加工工艺对其性能有重要影响，现有报道中，加工工艺为时效处理与强烈冷变形加工。其中，时效处理后铜基体中析出ag纳米颗粒，后续强烈冷变形加工可以使ag纳米颗粒变为ag纳米纤维，这种复合结构可获得非常高的强度；同时cu基体中的溶质原子析出，可使铜保持较高的导电率。由于cu-ag合金的导电性取决于铜基体，强化主要来自于ag纤维的第二相强化，故ag含量对线材的强度和导电性具有重要影响，随着合金中ag含量的增加，合金的强度逐渐提高，导电性逐渐降低。工业生产中，为了降低成本，银的质量分数应尽可能低。所以，ag含量的选择至关重要，既要使合金线材具有优异的强度和导电性，同时也应最大限度降低生产成本。
此外，在cu-ag合金的铜基体中引入孪晶是一种既可以获得高强度又能够保持高导电性的有效手段。有研究表明，通过引入孪晶能够有效提高材料的强度，由于孪晶界不会阻碍电子的迁移，从而能够使铜基体保持较高的导电率。而传统冷加工变形的方法会在铜基体中产生大量高密度位错，尽管这种微观组织结构可以提高材料的强度，但会带来导电性的降低。因此，如何在cu-ag合金中引入大量孪晶而非位错成为制备高强度高导电性能cu-ag合金的关键技术。
东北大学王恩刚等“一种增强共晶强化的cu-ag合金及其制备方法”的专利中，采用熔炼加冷变形的方法制备了cu-ag合金，其中ag含量为15～30wt％，由于ag高含量较高，从而制备成本也较高。北京有色金属研究总院解国良等“一种高强度高导电性能cu-ag合金的制备方法”的专利中，采用固液双相凝固结合半固态铸造技术，结合多向高温、低温锻造 组合时效工艺制备材料，加工变形温度均为室温或高温，变形过程中铜基体中会产生大量高密度位错，从而降低导电性。
技术实现要素：
为了克服现有技术存在的问题，本发明提出一种新的cu-ag合金线材的制备方法。本发明通过降低加工变形温度，在cu-ag合金中引入大量孪晶而非位错，从而提高强度的同时保持高导电性，获得高强度高导电性能cu-ag合金线材。
本发明cu-ag合金线材的制备方法，步骤如下：
(1)将铜块材和银块材采用真空感应熔炼，获得cu-ag合金铸锭，用5％的稀盐酸清洗铸锭表面的氧化皮，然后用砂纸打磨铸锭表面，将铸锭放入酒精和丙酮中超声清洗；用于真空熔炼的材料除铜块和银块外，还可加入铁或锡或铟或铬或铌或钨或钼或钛或锆等合金元素的块材；
(2)将所述铸锭在室温下锻造，获得直径小于10mm的cu-ag合金棒材；
(3)将步骤(2)所得cu-ag合金棒材在液氮中浸泡2～10分钟，确保样品温度降至液氮温度后，在室温下经过孔型轧制，获得直径小于4mm的cu-ag合金棒材；
(4)将所述步骤(3)得到的cu-ag合金棒材在液氮中浸泡2～10分钟，确保样品温度降至液氮温度后，然后拉丝，得到不同直径的线材。
所述cu-ag合金包括铜、银以及其他合金元素；所述合金元素包括铁或锡或铟或铬或铌或钨或钼或钛或锆。所述cu-ag合金中，铜的质量分数为93-99％，银的质量分数为1～6％，合金元素的质量分数为0～1％。
本发明制备方法得到的cu-ag合金线材的室温强度为>500～1490mpa，导电率为>67～95％iacs。
本发明先熔炼后锻造、再低温冷轧和拔丝的制备流程中，低温加工变形工艺至关重要。在轧制和拉丝过程中，样品经过每道次变形前均需要在液氮中浸泡，保证样品变形时的温度远低于室温，本发明由于降低了冷变形的温度，可以降低铜的层错能，使其变形生成孪晶而非位错，从而获得高强度和高导电率cu-ag合金线材。采用本发明方法制备的cu-ag合金的强度为>500～1490mpa、导电率为>67～95％iacs。
附图说明
图1为线材直径为0.8mm的cu-6％ag合金线材的宏观照片；
图2为直径为0.5mm的cu-6％ag合金线材的扫描电子显微照片；
图3为ag质量分数为1～6％的cu-ag合金高强度高导电性能线材的断裂强度和导电性关系。
具体实施方式
实施例1
本实施例的cu-ag合金线材的制备原料选用铜块和银块，其中铜、银块体的纯度>99％，银的质量分数为1％。该cu-ag合金线材的具体制备方法为：
(1)采用真空感应熔炼铜块、银块，获得cu-ag合金铸锭；
(2)用5％的稀盐酸清洗cu-ag合金铸锭表面的氧化皮，然后用砂纸打磨表面，放入酒精和丙酮中用超声清洗；
(3)铸锭在室温下锻造，获得直径为9.5mm的cu-ag合金棒材；
(4)棒材经液氮浸泡2分钟后，在室温经过孔型轧制，获得直径为3.5mm的cu-ag合金棒材；
(5)最后，棒材先经液氮浸泡2分钟后，然后拉丝，得到直径为2mm的线材。
经上述方法制备得到的cu-ag合金线材的强度为520mpa，电导率为94.5％iacs。采用wdt-10型液压伺服材料试验机对线材强度进行拉伸测试，试样标距约为50mm，应变速率为5×10-3s-1。采用keithley34401a型数字欧姆计测试线材的电阻值。通过与纯铜在室温时的电阻值对比，得出cu-ag合金线材的导电率iacs(internationalannealedcopperstandard)。
本发明实施例cu-ag合金中银的质量分数为1％，最终得到线材的直径为2mm。在轧制和拉丝过程中，样品经过每道次变形前均在液氮中浸泡2分钟，保证样品变形时的温度远低于室温，从而形成孪晶，从而同时获得高强度和高导电率。
实施例2
本实施例的cu-ag合金线材的制备原料选用铜块和银块，其中铜、银块体的纯度>99％，银的质量分数为1％。该cu-ag合金线材的具体制备方法为：
(1)采用真空感应熔炼铜块、银块，获得cu-ag合金铸锭；
(2)用5％的稀盐酸清洗cu-ag合金铸锭表面的氧化皮，然后用砂纸打磨表面，放入酒精和丙酮中用超声清洗；
(3)铸锭在室温下锻造，获得直径为9.5mm的cu-ag合金棒材；
(4)棒材经液氮浸泡4分钟后，在室温经过孔型轧制，获得直径为3.5mm的cu-ag合金棒材；
(5)最后，棒材先经液氮浸泡4分钟后，然后拉丝，得到直径为2mm的线材。
经上述方法制备得到的cu-ag合金线材的强度为500mpa，电导率为92％iacs。采用wdt-10型液压伺服材料试验机对线材强度进行拉伸测试，试样标距约为50mm，应变速率为5×10-3s-1。采用keithley34401a型数字欧姆计测试线材的电阻值。通过与纯铜在室温时的电阻值对比，得出cu-ag合金线材的导电率iacs(internationalannealedcopperstandard)。
本发明实施例cu-ag合金中银的质量分数为1％，最终得到线材的直径为2mm。在轧制和拉丝过程中，样品经过每道次变形前均在液氮中浸泡4分钟，保证样品变形时的温度远低于室温，从而形成孪晶，从而同时获得高强度和高导电率。可以看到，与浸泡2分钟的线材相比，浸泡4分钟线材的强度和导电率基本不变。
实施例3
本实施例的cu-ag合金线材的制备原料选用铜块和银块，其中铜、银块体的纯度>99％，银的质量分数为1％。该cu-ag合金线材的具体制备方法为：
(1)采用真空感应熔炼铜块、银块，获得cu-ag合金铸锭；
(2)用5％的稀盐酸清洗cu-ag合金铸锭表面的氧化皮，然后用砂纸打磨表面，放入酒精和丙酮中用超声清洗；
(3)铸锭在室温下锻造，获得直径为9.5mm的cu-ag合金棒材；
(4)棒材经液氮浸泡5分钟后，在室温经过孔型轧制，获得直径为3.5mm的cu-ag合金棒材；
(5)最后，棒材先经液氮浸泡5分钟后，然后拉丝，得到直径为2mm的线材。
经上述方法制备得到的cu-ag合金线材的强度为521mpa，电导率为94.4％iacs。采用wdt-10型液压伺服材料试验机对线材强度进行拉伸测试，试样标距约为50mm，应变速率为5×10-3s-1。采用keithley34401a型数字欧姆计测试线材的电阻值。通过与纯铜在室温时的电阻值对比，得出cu-ag合金线材的导电率iacs(internationalannealedcopperstandard)。
本发明实施例cu-ag合金中银的质量分数为1％，最终得到线材的直径为2mm。在轧制和拉丝过程中，样品经过每道次变形前均在液氮中浸泡5分钟，保证样品变形时的温度远低于室温，从而形成孪晶，从而同时获得高强度和高导电率。可以看到，与浸泡2分钟的线材相比，浸泡5分钟线材的强度和导电率基本不变。
实施例4
本实施例的cu-ag合金线材的制备原料选用铜块和银块，其中铜、银块体的纯度>99％，银的质量分数为1％。该cu-ag合金线材的具体制备方法为：
(1)采用真空感应熔炼铜块、银块，获得cu-ag合金铸锭；
(2)用5％的稀盐酸清洗cu-ag合金铸锭表面的氧化皮，然后用砂纸打磨表面，放入酒精和丙酮中用超声清洗；
(3)铸锭在室温下锻造，获得直径为9.5mm的cu-ag合金棒材；
(4)棒材经液氮浸泡10分钟后，在室温经过孔型轧制，获得直径为3.5mm的cu-ag合金棒材；
(5)最后，棒材先经液氮浸泡10分钟后，然后拉丝，得到直径为2mm的线材。
经上述方法制备得到的cu-ag合金线材的强度为518mpa，电导率为95％iacs。采用wdt-10型液压伺服材料试验机对线材强度进行拉伸测试，试样标距约为50mm，应变速率为5×10-3s-1。采用keithley34401a型数字欧姆计测试线材的电阻值。通过与纯铜在室温时的电阻值对比，得出cu-ag合金线材的导电率iacs(internationalannealedcopperstandard)。
本发明实施例cu-ag合金中银的质量分数为1％，最终得到线材的直径为2mm。在轧制和拉丝过程中，样品经过每道次变形前均在液氮中浸泡10分钟，保证样品变形时的温度远低于室温，从而形成孪晶，从而同时获得高强度和高导电率。与浸泡2分钟的线材相比，浸泡10分钟线材的强度和导电率基本不变。
实施例5
本实施例的cu-ag合金线材由铜块和银块原料制成，其中铜、银块体的纯度>99％，银的质量分数为1％。该cu-ag合金线材的具体制备方法为：
(1)采用真空感应熔炼获得cu-ag合金；
(2)用5％的稀盐酸清洗铸锭表面的氧化皮，然后用砂纸打磨表面，放入酒精和丙酮中用超声清洗；
(3)铸锭在室温经过锻造，获得直径为9.5mm的cu-ag合金棒材；
(4)棒材经液氮浸泡2分钟后，在室温经过孔型轧制，获得直径为3.5mm的cu-ag合金棒材；
(5)最后棒材先经液氮浸泡2分钟后，然后经过拉丝，得到直径为0.5mm的线材。
经上述方法，制备得到的cu-ag合金线材的强度为600mpa，电导率为89％iacs。采用wdt-10型液压伺服材料试验机对线材强度进行拉伸测试，试样标距约为50mm，应变速率为5×10-3s-1。采用keithley34401a型数字欧姆计测试线材的电阻值。通过与纯铜在室温时的电阻值对比，得出cu-ag合金线材的导电率iacs(internationalannealedcopperstandard)。
本发明实施例cu-ag合金中银的质量分数为1％，最终得到线材的直径为0.35mm。在轧制和拉丝过程中，样品经过每道次变形前均在液氮中浸泡2分钟，保证样品变形时的温度远低于室温，从而形成孪晶，从而同时获得高强度和高导电率。
实施例6
本实施例的cu-ag合金线材由铜块、银块制成，其中铜、银块体的纯度>99％，银的质量分数为2％。该cu-ag合金线材的具体制备方法为：
(1)采用真空感应熔炼获得cu-ag合金；
(2)用5％的稀盐酸清洗铸锭表面的氧化皮，然后用砂纸打磨表面，放入酒精和丙酮中用超声清洗；
(3)铸锭在室温经过锻造，获得直径为9.5mm的cu-ag合金棒材；
(4)棒材经液氮浸泡2分钟后，在室温经过孔型轧制，获得直径为3.5mm的cu-ag合金棒材；
(5)最后棒材先经液氮浸泡2分钟后，然后经过拉丝，得到直径为2mm的线材。
经上述方法制备得到的cu-ag合金线材的强度为580mpa，电导率为89.5％iacs。采用wdt-10型液压伺服材料试验机对线材强度进行拉伸测试，试样标距约为50mm，应变速率为5×10-3s-1。采用keithley34401a型数字欧姆计测试线材的电阻值。通过与纯铜在室温时的电阻值对比，得出cu-ag合金线材的导电率iacs(internationalannealedcopperstandard)。
本发明实施例cu-ag合金中银的质量分数为2％，最终得到线材的直径为2mm。在轧制和拉丝过程中，样品经过每道次变形前均在液氮中浸泡2分钟，保证样品变形时的温度远低于室温，从而形成孪晶，从而同时获得高强度和高导电率。
实施例7
本实施例的cu-ag合金线材由铜块、银块制成，其中铜、银块体的纯度>99％，银的质量分数为2％。该cu-ag合金线材的具体制备方法为：
(1)采用真空感应熔炼获得cu-ag合金；
(2)用5％的稀盐酸清洗铸锭表面的氧化皮，然后用砂纸打磨表面，放入酒精和丙酮中用超声清洗；
(3)铸锭在室温经过锻造，获得直径为9.5mm的cu-ag合金棒材；
(4)棒材经液氮浸泡2分钟后，在室温经过孔型轧制，获得直径为3.5mm的cu-ag合金棒材；
(5)最后棒材先经液氮浸泡2分钟后，然后经过拉丝，得到直径为0.5mm的线材。
经上述方法，制备得到的cu-ag合金线材的强度为703mpa，电导率为85.5％iacs。采用wdt-10型液压伺服材料试验机对线材强度进行拉伸测试，试样标距约为50mm，应变速率为5×10-3s-1。采用keithley34401a型数字欧姆计测试线材的电阻值。通过与纯铜在室温时的电阻值对比，得出cu-ag合金线材的导电率iacs(internationalannealedcopperstandard)。
本发明实施例cu-ag合金中银的质量分数为2％，最终得到线材的直径为0.5mm。在轧制和拉丝过程中，样品经过每道次变形前均在液氮中浸泡2分钟，保证样品变形时的温度远低于室温，从而形成孪晶，从而同时获得高强度和高导电率。
实施例8
本实施例的cu-ag合金线材由铜块、银块制成，其中铜、银块体的纯度>99％，银的质量分数为3％。该cu-ag合金线材的具体制备方法为：
(1)采用真空感应熔炼获得cu-ag合金；
(2)用5％的稀盐酸清洗铸锭表面的氧化皮，然后用砂纸打磨表面，放入酒精和丙酮中用超声清洗；
(3)铸锭在室温经过锻造，获得直径为9.5mm的cu-ag合金棒材；
(4)棒材经液氮浸泡2分钟后，在室温经过孔型轧制，获得直径为3.5mm的cu-ag合金棒材；
(5)最后棒材先经液氮浸泡2分钟后，然后经过拉丝，得到直径为2mm的线材。
经上述方法，制备得到的cu-ag合金线材的强度为615mpa，电导率为86.5％iacs。采用wdt-10型液压伺服材料试验机对线材强度进行拉伸测试，试样标距约为50mm，应变速率为5×10-3s-1。采用keithley34401a型数字欧姆计测试线材的电阻值。通过与纯铜在室温时的电阻值对比，得出cu-ag合金线材的导电率iacs(internationalannealedcopperstandard)。
本发明实施例cu-ag合金中银的质量分数为3％，最终得到线材的直径为2mm。在轧制和拉丝过程中，样品经过每道次变形前均在液氮中浸泡2分钟，保证样品变形时的温度远低于室温，从而形成孪晶，从而同时获得高强度和高导电率。
实施例9
本实施例的cu-ag合金线材由铜块、银块制成，其中铜、银块体的纯度>99％，银的质量分数为3％。该cu-ag合金线材的具体制备方法为：
(1)采用真空感应熔炼获得cu-ag合金；
(2)用5％的稀盐酸清洗铸锭表面的氧化皮，然后用砂纸打磨表面，放入酒精和丙酮中用超声清洗；
(3)铸锭在室温经过锻造，获得直径为9.5mm的cu-ag合金棒材；
(4)棒材经液氮浸泡2分钟后，在室温经过孔型轧制，获得直径为3.5mm的cu-ag合金棒材；
(5)最后棒材先经液氮浸泡2分钟后，然后经过拉丝，得到直径为0.5mm的线材。
经上述方法，制备得到的cu-ag合金线材的强度为1053mpa，电导率为71.4％iacs。采用wdt-10型液压伺服材料试验机对线材强度进行拉伸测试，试样标距约为50mm，应变速率为5×10-3s-1。采用keithley34401a型数字欧姆计测试线材的电阻值。通过与纯铜在室温时的电阻值对比，得出cu-ag合金线材的导电率iacs(internationalannealedcopperstandard)。
本发明实施例cu-ag合金中银的质量分数为3％，最终得到线材的直径为0.35mm。在轧制和拉丝过程中，样品经过每道次变形前均在液氮中浸泡2分钟，保证样品变形时的温度远低于室温，从而形成孪晶，从而同时获得高强度和高导电率。
实施例10
本实施例的cu-ag合金线材由铜块、银块制成，其中铜、银块体的纯度>99％，银的质量分数为4％。该cu-ag合金线材的具体制备方法为：
(1)采用真空感应熔炼获得cu-ag合金；
(2)用5％的稀盐酸清洗铸锭表面的氧化皮，然后用砂纸打磨其表面，放入酒精和丙酮中用超声清洗；
(3)铸锭在室温经过锻造，获得直径为9.5mm的cu-ag合金棒材；
(4)棒材经液氮浸泡2分钟后，在室温经过孔型轧制，获得直径为3.5mm的cu-ag合金棒材；
(5)最后棒材先经液氮浸泡2分钟后，然后经过拉丝，得到直径为2mm的线材。
经上述方法，制备得到的cu-ag合金线材的强度为730mpa，电导率为85％iacs。采用wdt-10型液压伺服材料试验机对线材强度进行拉伸测试，试样标距约为50mm，应变速率为5×10-3s-1。采用keithley34401a型数字欧姆计测试线材的电阻值。通过与纯铜在室温时的电阻值对比，得出cu-ag合金线材的导电率iacs(internationalannealedcopperstandard)。
本发明实施例cu-ag合金中银的质量分数为4％，最终得到线材的直径为2mm。在轧制和拉丝过程中，样品经过每道次变形前均在液氮中浸泡2分钟，保证样品变形时的温度远低于室温，从而形成孪晶，从而同时获得高强度和高导电率。
实施例11
本实施例的cu-ag合金线材由铜块、银块制成，其中铜、银块体的纯度>99％，银的质量分数为4％。该cu-ag合金线材的具体制备方法为：
(1)采用真空感应熔炼获得cu-ag合金；
(2)用5％的稀盐酸清洗铸锭表面的氧化皮，然后用砂纸打磨表面，放入酒精和丙酮中用超声清洗；
(3)铸锭在室温经过锻造，获得直径为9.5mm的cu-ag合金棒材；
(4)棒材经液氮浸泡2分钟后，在室温经过孔型轧制，获得直径为3.5mm的cu-ag合金棒材；
(5)最后棒材先经液氮浸泡2分钟后，然后经过拉丝，得到直径为0.35mm的线材。
经上述方法，制备得到的cu-ag合金线材的强度为1051mpa，电导率为70.5％iacs。采用wdt-10型液压伺服材料试验机对线材强度进行拉伸测试，试样标距约为50mm，应变速率为5×10-3s-1。采用keithley34401a型数字欧姆计测试线材的电阻值。通过与纯铜在室温时的电阻值对比，得出cu-ag合金线材的导电率iacs(internationalannealedcopperstandard)。
本发明实施例cu-ag合金中银的质量分数为4％，最终得到线材的直径为0.35mm。在轧制和拉丝过程中，样品经过每道次变形前均在液氮中浸泡2分钟，保证样品变形时的温度远低于室温，从而形成孪晶，从而同时获得高强度和高导电率。
实施例12
本实施例的cu-ag合金线材由铜块、银块制成，其中铜、银块体的纯度>99％，银的质量分数为5％。该cu-ag合金线材的具体制备方法为：
(1)采用真空感应熔炼获得cu-ag合金；
(2)用5％的稀盐酸清洗铸锭表面的氧化皮，然后用砂纸打磨表面，放入酒精和丙酮中用超声清洗；
(3)铸锭在室温经过锻造，获得直径为9.5mm的cu-ag合金棒材；
(4)棒材经液氮浸泡2分钟后，在室温经过孔型轧制，获得直径为3.5mm的cu-ag合金棒材；
(5)最后棒材先经液氮浸泡2分钟后，然后经过拉丝，得到直径为2mm的线材。
经上述方法，制备得到的cu-ag合金线材的强度为722mpa，电导率为83％iacs。采用wdt-10型液压伺服材料试验机对线材强度进行拉伸测试，试样标距约为50mm，应变速率为5×10-3s-1。采用keithley34401a型数字欧姆计测试线材的电阻值。通过与纯铜在室温时的电阻值对比，得出cu-ag合金线材的导电率iacs(internationalannealedcopperstandard)。
本发明实施例cu-ag合金中银的质量分数为5％，最终得到线材的直径为2mm。在轧制和拉丝过程中，样品经过每道次变形前均在液氮中浸泡2分钟，保证样品变形时的温度远低于室温，从而形成孪晶，从而同时获得高强度和高导电率。
实施例13
本实施例的cu-ag合金线材由铜块、银块制成，其中铜、银块体的纯度>99％，银的质量分数为5％。该cu-ag合金线材的具体制备方法为：
(1)采用真空感应熔炼获得cu-ag合金；
(2)用5％的稀盐酸清洗铸锭表面的氧化皮，然后用砂纸打磨表面，放入酒精和丙酮中用超声清洗；
(3)铸锭在室温经过锻造，获得直径为9.5mm的cu-ag合金棒材；
(4)棒材经液氮浸泡2分钟后，在室温经过孔型轧制，获得直径为3.5mm的cu-ag合金棒材；
(5)最后棒材先经液氮浸泡2分钟后，然后经过拉丝，得到直径为0.35mm的线材。
经上述方法，制备得到的cu-ag合金线材的强度为1291mpa，电导率为67.5％iacs。采用wdt-10型液压伺服材料试验机对线材强度进行拉伸测试，试样标距约为50mm，应变速率为5×10-3s-1。采用keithley34401a型数字欧姆计测试线材的电阻值。通过与纯铜在室温时的电阻值对比，得出cu-ag合金线材的导电率iacs(internationalannealedcopperstandard)。
本发明实施例cu-ag合金中银的质量分数为5％，最终得到线材的直径为0.35mm。在轧制和拉丝过程中，样品经过每道次变形前都要在液氮中浸泡2分钟，保证样品变形时的温度远低于室温，从而形成孪晶，从而同时获得高强度和高导电率。
实施例14
本实施例的cu-ag合金线材由铜块、银块制成，其中铜、银块体的纯度>99％，银的质量分数为6％。该cu-ag合金线材的具体制备方法为：
(1)采用真空感应熔炼获得cu-ag合金；
(2)用5％的稀盐酸清洗铸锭表面的氧化皮，然后用砂纸打磨表面，放入酒精和丙酮中用超声清洗；
(3)铸锭在室温经过锻造，获得直径为9.5mm的cu-ag合金棒材；
(4)棒材经液氮浸泡2分钟后，在室温经过孔型轧制，获得直径为3.5mm的cu-ag合金棒材；
(5)最后棒材先经液氮浸泡2分钟后，然后经过拉丝，得到直径为2mm的线材。
经上述方法，制备得到的cu-ag合金线材的强度为760mpa，电导率为85％iacs。采用wdt-10型液压伺服材料试验机对线材强度进行拉伸测试，试样标距约为50mm，应变速率为5×10-3s-1。采用keithley34401a型数字欧姆计测试线材的电阻值。通过与纯铜在室温时的电阻值对比，得出cu-ag合金线材的导电率iacs(internationalannealedcopperstandard)。
本发明实施例cu-ag合金中银的质量分数为6％，最终得到线材的直径为2mm。在轧制和拉丝过程中，样品经过每道次变形前都要在液氮中浸泡2分钟，保证样品变形时的温度远低于室温，从而形成孪晶，从而同时获得高强度和高导电率。
实施例15
本实施例的cu-ag合金线材由铜块、银块制成，其中铜、银块体的纯度>99％，银的质量分数为6％。该cu-ag合金线材的具体制备方法为：
(1)采用真空感应熔炼获得cu-ag合金；
(2)用5％的稀盐酸清洗铸锭表面的氧化皮，然后用砂纸打磨表面，放入酒精和丙酮中用超声清洗；
(3)铸锭在室温经过锻造，获得直径为9.5mm的cu-ag合金棒材；
(4)棒材经液氮浸泡2分钟后，在室温经过孔型轧制，获得直径为3.5mm的cu-ag合金棒材；
(5)最后棒材先经液氮浸泡2分钟后，然后经过拉丝，得到直径为0.35mm的线材。
经上述方法制备得到的cu-ag合金线材的微观形貌如图2所示。如图2所示，合金线材主要为cu，见图中的暗色，有少量纤维状ag，均匀分布在cu基体中，见图中的亮色。导线强度为1490mpa，电导率为67％iacs。图3为ag质量分数为1～6％的cu-ag合金高强度高导电性能线材的断裂强度和导电性关系。如图3所示，相同ag含量的合金线材，随着强度的提高，导电率逐渐降低，这是由于材料中ag纤维的细化带来强度提高，同时界面增多也会导致导电率降低。此外，随着ag含量提高，合金线材的强度逐渐提高，导电率逐渐降低，其原因同样是由ag纤维的带来的，其含量越高，增强效果越好，导电率降低也越明显。采用wdt-10型液压伺服材料试验机对线材强度进行拉伸测试，试样标距约为50mm，应变速率为5×10-3s-1。采用keithley34401a型数字欧姆计测试线材的电阻值。通过与纯铜在室温时的电阻值对比，得出cu-ag合金线材的导电率iacs(internationalannealedcopperstandard)。
本发明实施例cu-ag合金中银的质量分数为6％，最终得到线材的直径为0.35mm。在轧制和拉丝过程中，样品经过每道次变形前都要在液氮中浸泡2分钟，保证样品变形时的温度远低于室温，从而形成孪晶，从而同时获得高强度和高导电率。
实施例16
本实施例的cu-ag-fe合金线材由铜块、银块、铁块制成，其中银的质量分数为4％，铁的质量分数为1％。该cu-ag-fe合金线材的具体制备方法为：
(1)采用真空感应熔炼获得cu-ag-fe合金；
(2)用5％的稀盐酸清洗铸锭表面的氧化皮，然后用砂纸打磨表面，放入酒精和丙酮中用超声清洗；
(3)铸锭在室温经过锻造，获得直径为9.5mm的cu-ag-fe合金棒材；
(4)棒材经液氮浸泡2分钟后，在室温经过孔型轧制，获得直径为3.5mm的cu-ag-fe合金棒材；
(5)最后棒材先经液氮浸泡2分钟后，然后经过拉丝，得到直径为0.5mm的线材。
经上述方法，制备得到的cu-ag-fe合金线材的强度为1040mpa，电导率为73％iacs。采用wdt-10型液压伺服材料试验机对线材强度进行拉伸测试，试样标距约为50mm，应变速率为5×10-3s-1。采用keithley34401a型数字欧姆计测试线材的电阻值。通过与纯铜在室温时的电阻值对比，得出合金线材的导电率iacs(internationalannealedcopperstandard)。
本发明实施例cu-ag-fe合金中银的质量分数为4％，铁的质量分数为1％。最终得到线材的直径为0.5mm。
实施例17
本实施例的cu-ag-sn合金线材由铜块、银块、锡块制成，其中银的质量分数为5％，锡的质量分数为1％。该cu-ag-sn合金线材的具体制备方法为：
(1)采用真空感应熔炼获得cu-ag-sn合金；
(2)用5％的稀盐酸清洗铸锭表面的氧化皮，然后用砂纸打磨表面，放入酒精和丙酮中用超声清洗；
(3)铸锭在室温经过锻造，获得直径为9.5mm的cu-ag-sn合金棒材；
(4)棒材经液氮浸泡2分钟后，在室温经过孔型轧制，获得直径为3.5mm的cu-ag-sn合金棒材；
(5)最后棒材先经液氮浸泡2分钟后，然后经过拉丝，得到直径为0.5mm的线材。
经上述方法，制备得到的cu-ag-sn合金线材的强度为1085mpa，电导率为71％iacs。采用wdt-10型液压伺服材料试验机对线材强度进行拉伸测试，试样标距约为50mm，应变速率为5×10-3s-1。采用keithley34401a型数字欧姆计测试线材的电阻值。通过与纯铜在室温时的电阻值对比，得出合金线材的导电率iacs(internationalannealedcopperstandard)。
本发明实施例cu-ag-sn合金中银的质量分数为5％，锡的质量分数为1％。最终得到线材的直径为0.5mm。
实施例18
本实施例的cu-ag-in合金线材由铜块、银块、铟块制成，其中银的质量分数为5％，铟的质量分数为1％。该cu-ag-in合金线材的具体制备方法为：
(1)采用真空感应熔炼获得cu-ag-in合金；
(2)用5％的稀盐酸清洗铸锭表面的氧化皮，然后用砂纸打磨表面，放入酒精和丙酮中用超声清洗；
(3)铸锭在室温经过锻造，获得直径为9.5mm的cu-ag-in合金棒材；
(4)棒材经液氮浸泡2分钟后，在室温经过孔型轧制，获得直径为3.5mm的cu-ag-in合金棒材；
(5)最后棒材先经液氮浸泡2分钟后，然后经过拉丝，得到直径为0.5mm的线材。
经上述方法，制备得到的cu-ag-in合金线材的强度为1070mpa，电导率为70.5％iacs。采用wdt-10型液压伺服材料试验机对线材强度进行拉伸测试，试样标距约为50mm，应变速率为5×10-3s-1。采用keithley34401a型数字欧姆计测试线材的电阻值。通过与纯铜在室温时的电阻值对比，得出合金线材的导电率iacs(internationalannealedcopperstandard)。
本发明实施例cu-ag-in合金中银的质量分数为5％，铟的质量分数为1％。最终得到线材的直径为0.5mm。
实施例19
本实施例的cu-ag-cr合金线材由铜块、银块、铬块制成，其中银的质量分数为6％，铬的质量分数为1％。该cu-ag-cr合金线材的具体制备方法为：
(1)采用真空感应熔炼获得cu-ag-cr合金；
(2)用5％的稀盐酸清洗铸锭表面的氧化皮，然后用砂纸打磨表面，放入酒精和丙酮中用超声清洗；
(3)铸锭在室温经过锻造，获得直径为9.5mm的cu-ag-cr合金棒材；
(4)棒材经液氮浸泡2分钟后，在室温经过孔型轧制，获得直径为3.5mm的cu-ag-cr合金棒材；
(5)最后棒材先经液氮浸泡2分钟后，然后经过拉丝，得到直径为0.5mm的线材。
经上述方法，制备得到的cu-ag-cr合金线材的强度为1075mpa，电导率为71％iacs。采用wdt-10型液压伺服材料试验机对线材强度进行拉伸测试，试样标距约为50mm，应变速率为5×10-3s-1。采用keithley34401a型数字欧姆计测试线材的电阻值。通过与纯铜在室温时的电阻值对比，得出合金线材的导电率iacs(internationalannealedcopperstandard)。
本发明实施例cu-ag-cr合金中银的质量分数为6％，铬的质量分数为0.5％。最终得到线材的直径为0.5mm。
实施例20
本实施例的cu-ag-nb合金线材由铜块、银块、铌块制成，其中银的质量分数为3％，铌的质量分数为1％。该cu-ag-nb合金线材的具体制备方法为：
(1)采用真空感应熔炼获得cu-ag-nb合金；
(2)用5％的稀盐酸清洗铸锭表面的氧化皮，然后用砂纸打磨表面，放入酒精和丙酮中用超声清洗；
(3)铸锭在室温经过锻造，获得直径为9.5mm的cu-ag-nb合金棒材；
(4)棒材经液氮浸泡2分钟后，在室温经过孔型轧制，获得直径为3.5mm的cu-ag-nb合金棒材；
(5)最后棒材先经液氮浸泡2分钟后，然后经过拉丝，得到直径为0.5mm的线材。
经上述方法，制备得到的cu-ag-nb合金线材的强度为1085mpa，电导率为71％iacs。采用wdt-10型液压伺服材料试验机对线材强度进行拉伸测试，试样标距约为50mm，应变速率为5×10-3s-1。采用keithley34401a型数字欧姆计测试线材的电阻值。通过与纯铜在室温时的电阻值对比，得出合金线材的导电率iacs(internationalannealedcopperstandard)。
本发明实施例cu-ag-nb合金中银的质量分数为3％，铌的质量分数为1％。最终得到线材的直径为0.5mm。
实施例21
本实施例的cu-ag-w合金线材由铜块、银块、钨块制成，其中银的质量分数为4％，钨的质量分数为1％。该cu-ag-w合金线材的具体制备方法为：
(1)采用真空感应熔炼获得cu-ag-w合金；
(2)用5％的稀盐酸清洗铸锭表面的氧化皮，然后用砂纸打磨表面，放入酒精和丙酮中用超声清洗；
(3)铸锭在室温经过锻造，获得直径为9.5mm的cu-ag-w合金棒材；
(4)棒材经液氮浸泡2分钟后，在室温经过孔型轧制，获得直径为3.5mm的cu-ag-w合金棒材；
(5)最后棒材先经液氮浸泡2分钟后，然后经过拉丝，得到直径为0.5mm的线材。
经上述方法，制备得到的cu-ag-w合金线材的强度为900mpa，电导率为76％iacs。采用wdt-10型液压伺服材料试验机对线材强度进行拉伸测试，试样标距约为50mm，应变速率为5×10-3s-1。采用keithley34401a型数字欧姆计测试线材的电阻值。通过与纯铜在室温时的电阻值对比，得出合金线材的导电率iacs(internationalannealedcopperstandard)。
本发明实施例cu-ag-w合金中银的质量分数为4％，钨的质量分数为1％。最终得到线材的直径为0.5mm。
实施例22
本实施例的cu-ag-mo合金线材由铜块、银块、钼块制成，其中银的质量分数为5％，钼的质量分数为1％。该cu-ag-mo合金线材的具体制备方法为：
(1)采用真空感应熔炼获得cu-ag-mo合金；
(2)用5％的稀盐酸清洗铸锭表面的氧化皮，然后用砂纸打磨表面，放入酒精和丙酮中用超声清洗；
(3)铸锭在室温经过锻造，获得直径为9.5mm的cu-ag-mo合金棒材；
(4)棒材经液氮浸泡2分钟后，在室温经过孔型轧制，获得直径为3.5mm的cu-ag-mo合金棒材；
(5)最后棒材先经液氮浸泡2分钟后，然后经过拉丝，得到直径为0.5mm的线材。
经上述方法，制备得到的cu-ag-mo合金线材的强度为1040mpa，电导率为74％iacs。采用wdt-10型液压伺服材料试验机对线材强度进行拉伸测试，试样标距约为50mm，应变速率为5×10-3s-1。采用keithley34401a型数字欧姆计测试线材的电阻值。通过与纯铜在室温时的电阻值对比，得出合金线材的导电率iacs(internationalannealedcopperstandard)。
本发明实施例cu-ag-mo合金中银的质量分数为5％，钼的质量分数为1％。最终得到线材的直径为0.5mm。
实施例23
本实施例的cu-ag-cr合金线材由铜块、银块、钛块制成，其中银的质量分数为1％，钛的质量分数为1％。该cu-ag-ti合金线材的具体制备方法为：
(1)采用真空感应熔炼获得cu-ag-ti合金；
(2)用5％的稀盐酸清洗铸锭表面的氧化皮，然后用砂纸打磨表面，放入酒精和丙酮中用超声清洗；
(3)铸锭在室温经过锻造，获得直径为9.5mm的cu-ag-ti合金棒材；
(4)棒材经液氮浸泡2分钟后，在室温经过孔型轧制，获得直径为3.5mm的cu-ag-ti合金棒材；
(5)最后棒材先经液氮浸泡2分钟后，然后经过拉丝，得到直径为0.5mm的线材。
经上述方法，制备得到的cu-ag-ti合金线材的强度为650mpa，电导率为90％iacs。采用wdt-10型液压伺服材料试验机对线材强度进行拉伸测试，试样标距约为50mm，应变速率为5×10-3s-1。采用keithley34401a型数字欧姆计测试线材的电阻值。通过与纯铜在室温时的电阻值对比，得出合金线材的导电率iacs(internationalannealedcopperstandard)。
本发明实施例cu-ag-ti合金中银的质量分数为1％，钛的质量分数为1％。最终得到线材的直径为0.5mm。
实施例24
本实施例的cu-ag-zr合金线材由铜块、银块、锆块制成，其中银的质量分数为2％，锆的质量分数为1％。该cu-ag-zr合金线材的具体制备方法为：
(1)采用真空感应熔炼获得cu-ag-zr合金；
(2)用5％的稀盐酸清洗铸锭表面的氧化皮，然后用砂纸打磨表面，放入酒精和丙酮中用超声清洗；
(3)铸锭在室温经过锻造，获得直径为9.5mm的cu-ag-zr合金棒材；
(4)棒材经液氮浸泡2分钟后，在室温经过孔型轧制，获得直径为3.5mm的cu-ag-zr合金棒材；
(5)最后棒材先经液氮浸泡2分钟后，然后经过拉丝，得到直径为0.5mm的线材。
经上述方法，制备得到的cu-ag-zr合金线材的强度为750mpa，电导率为85％iacs。采用wdt-10型液压伺服材料试验机对线材强度进行拉伸测试，试样标距约为50mm，应变速率为5×10-3s-1。采用keithley34401a型数字欧姆计测试线材的电阻值。通过与纯铜在室温时的电阻值对比，得出合金线材的导电率iacs(internationalannealedcopperstandard)。
本发明实施例cu-ag-zr合金中银的质量分数为2％，锆的质量分数为1％。最终得到线材的直径为0.5mm。
1.一种cu-ag合金线材的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤如下：
(1)将铜块材和银块材采用真空感应熔炼，获得cu-ag合金，用稀盐酸清洗铸锭表面的氧化皮，然后用砂纸打磨铸锭表面，将铸锭放入酒精和丙酮中超声清洗；用于真空熔炼的材料除铜块和银块外，还可加入铁或锡或铟或铬或铌或钨或钼或钛或锆的块材；
(2)将步骤(1)得到的铸锭在室温下锻造，获得直径小于10mm的cu-ag合金棒材；
(3)将步骤(2)所得棒材在液氮中浸泡2～10分钟，在室温下经过孔型轧制，获得直径小于4mm的cu-ag合金棒材；
(4)将所述步骤(3)得到的合金棒材在液氮中浸泡2～10分钟后进行拉丝，得到直径为0.35-2mm的线材。
2.根据权利要求1所述的cu-ag合金线材的制备方法，其特征在于：所述的轧制和拉丝温度低于0℃。
3.根据权利要求1或2所述的cu-ag合金线材的制备方法，其特征在于：所述cu-ag合金包括铜、银以及其他合金元素；所述其他合金元素包括铁或锡或铟或铬或铌或钨或钼或钛或锆；所述银的质量分数为1～6％，所述合金元素的质量分数为0～1％。
4.根据权利要1或2所述的cu-ag合金线材的制备方法，其特征在于：所制备得到的cu-ag合金线材的室温强度>500～1490mpa，导电率>67～95％iacs。
技术总结