一种Cu-Ti-Si-Co-La铜合金材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种Cu‑Ti‑Si‑Co‑La铜合金材料及其制备方法。该铜合金材料由以下组分组成：0.71~1.35wt%的Ti、0.35~0.75wt%的Si、0.21~0.61wt%的Co、0.02~0.10wt%的La；其余为Cu。其制备方法包括以下步骤：合金熔铸、均匀化处理、热轧制、多级固溶处理、室温轧制、时效处理、回归处理、磁场热处理。本发明所得铜合金材料成分中不含有毒元素，对人体和环境危害小，所制得的铜合金材料硬度、强度、电导率和抗软化等综合性能优良，可用于制作电气和电子行业所需的电连接器等导电弹性元件。

权利要求

1.一种Cu‑Ti‑Si‑Co‑La铜合金材料的制备方法，其特征在于，所述Cu‑Ti‑Si‑Co‑La铜合金材料，按质量百分数之和为100%计，其所含各组分的质量百分数为：0.71 1.35wt%的~

Ti、0.35 0.75wt%的Si、0.21 0.61wt%的Co、0.02 0  .10wt%的La，其余为铜；Ti和Si的质量~ ~ ~

百分数之和为1.06 2.10wt%，且Ti与Si的质量比为1.8:1 2.2:1；

~ ~

所述的Cu‑Ti‑Si‑Co‑La铜合金材料的制备方法，包括以下步骤：（1）合金熔铸：在纯氩气保护下，将原材料放入感应炉中熔炼，然后将所得合金熔液浇铸到模具中并冷却到室温，得到合金铸锭；

（2）均匀化处理：在纯氩气保护下，将所得合金铸锭放入热处理炉中进行均匀化处理，均匀化处理温度为900℃ 1000℃，保温时间为3 8h，然后随炉冷却至室温；

~ ~

（3）热轧制：将步骤（2）制得的样品加热至850℃  950℃，然后取出进行热轧处理，热轧~

总变形量为55% 85%，终轧温度为730℃  850℃，终轧后的合金材料立刻进行水淬处理；

~ ~

（4）多级固溶处理：将热轧后的样品在纯氩气的保护下放入热处理炉中进行固溶处理，固溶过程：650℃ 700℃，保温0.5 1h，再升温到750℃ 800℃，保温0.5 1h，然后升温至850~ ~ ~ ~

℃ 900℃，保温0.5 1h，最后升温到950℃ 980℃，保温0.5 1h，以水冷的方式冷却至室温；

~ ~ ~ ~

（5）室温轧制：多级固溶处理后的铜合金材料进行铣面，去除表面氧化皮，然后进行室温轧制变形，轧制总变形量为70% 90%；

~

（6）时效处理：将室温轧制后的铜合金材料放入热处理炉中，在纯氩气保护下进行时效处理，时效温度为400℃ 550℃，保温时间为0.5 2h；时效结束后，以风冷的方式冷却至室~ ~

温；

（7）回归处理：将时效处理后的铜合金材料放入热处理炉中，在纯氩气保护下进行回归处理，回归温度为850℃  950℃，保温时间为5 15min，随后从热处理炉中取出，立刻进行水~ ~

淬处理；

（8）磁场热处理：将回归处理后的铜合金材料放入磁场热处理炉中，在纯氩气保护下进行磁场热处理，磁场热处理的温度为400℃ 500℃，保温时间为2 5h，交流磁场的峰值强度~ ~

为5 8kA/m，频率为20 50Hz，然后，以风冷的方式冷却至室温，得到所述铜合金材料。

~ ~

2.根据权利要求1所述的Cu‑Ti‑Si‑Co‑La铜合金材料的制备方法，其特征在于，所用原材料为纯度≥99.9 wt%的Cu、Si金属块，块状Cu‑M中间合金，M为Ti、Co、La。

3.根据权利要求1所述的Cu‑Ti‑Si‑Co‑La铜合金材料的制备方法，其特征在于，所用纯氩气中Ar的体积分数≥99.99%。

说明书

一种Cu‑Ti‑Si‑Co‑La铜合金材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于铜合金材料技术领域，具体涉及一种Cu‑Ti‑Si‑Co‑La铜合金材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 在现代工业的很多领域都有应用到铜及铜合金。随着时代的发展，电气、电子等行业对铜及铜合金性能要求不断提高，既要导电性良好，又要具有较高的强度和硬度，因此人
们开始关注高性能铜合金的研究。纯铜的导电性能好，但其强度低，所以需要通过合金化和
改进制备工艺的方法提高其强度。铜合金的强化手段主要有固溶强化、析出相强化、形变强
化、细晶强化。近年来，电气、电子行业用铜合金材料中，以析出相强化为主要强化手段的铜
合金（如Cu‑Be、Cu‑Cr‑Zr等）的使用量大大增加，逐渐代替Cu‑Zn、Cu‑Sn‑P等以固溶强化+形
变强化为主要强化手段的铜合金材料。

[0003] Cu‑Be合金因其优良的导电性、导热性、强度和弹性模量等广泛应用于导电弹性材料领域。Cu‑Be合金经过合适的固溶‑时效处理之后，可以获得较高的强度、硬度，并具有很
好的耐蚀性和冷加工成形性，但其生产成本高，工艺相对复杂，性能对热处理工艺参数比较
敏感，高温抗应力松弛能力不佳，不宜长时间在高温下工作。此外，铍元素及其化合物均具
毒性，对人类健康和环境造成了危害，大大限制了其应用领域。Cu‑Cr‑Zr系合金虽然有着诸
多优点，例如优异的导电性、导热性和耐腐蚀性能，但是其强度较低，并且工艺窗口小，对生
产设备有较高的要求。

[0004] Cu‑Ti合金与Cu‑Be合金相似，均属于析出相强化型铜基弹性合金，具有与Cu‑Be合金相媲美的耐腐蚀性、耐磨损性，是一类很有前景的铍青铜替代材料。但Ti原子固溶在铜基
体中，会导致 Cu‑Ti合金导电率较低。例如，中国专利《一种导电弹性Cu‑Ti‑Ni‑Al合金及其
制备方法》（专利号：201810819118.5）中制备的Cu‑Ti‑Ni‑Al合金的导电率为17.7 19.8%
~
IACS和《一种高强高弹导电Cu‑Ti合金带材及其制备方法》（专利号：201911092335.X）中制
备的Cu‑Ti合金的导电率为15.8 19.3% IACS。
~

[0005] 针对以上现状，急需研究开发出新的铜合金成分和对应的制备工艺，以适应科技和社会的发展。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种Cu‑Ti‑Si‑Co‑La铜合金材料及其制备方法。

[0007] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0008] 一种Cu‑Ti‑Si‑Co‑La铜合金材料，按质量百分数之和为100%计，其所含各组分的质量百分数为：该铜合金材料0.71 1.35wt%的Ti、0.35 0.75wt%的Si、0.21 0.61wt%的Co、0 
~ ~ ~
.02 0 .10wt%的La，其余为铜。
~

[0009] 所述的Cu‑Ti‑Si‑Co‑La铜合金材料，Ti和Si的质量百分数之和为1.06 2.10wt%，~
且Ti与Si的质量比为1.8:1 2.2:1。
~

[0010] 所述Cu‑Ti‑Si‑Co‑La铜合金材料的制备方法包括以下步骤：

[0011] （1）合金熔铸：在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下，将原材料放入感应炉中熔炼，然后将所得合金熔液浇铸到模具中并冷却到室温，得到合金铸锭。所用原材料是纯度≥99.9 
wt%的Cu、Si金属块，和块状Cu‑M（M为Ti、Co、La）中间合金；

[0012] （2）均匀化处理：在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下，将所得合金铸锭放入热处理炉中进行均匀化处理，均匀化处理温度为900℃ 1000℃，保温时间为3 8小时，然后随炉冷却至
~ ~
室温；

[0013] （3）热轧制：将步骤（2）制得的样品加热至850℃  950℃，然后取出进行热轧处理，~
热轧总变形量为55% 85%，终轧温度为730℃  850℃，终轧后的合金材料立刻进行水淬处
~ ~
理；

[0014] （4）多级固溶处理：将热轧后的样品在纯氩气（Ar≥99.99%）的保护下放入热处理炉中进行固溶处理，固溶过程：固溶温度为650℃ 700℃，保温0.5 1h，再升温到750℃ 800
~ ~ ~
℃，保温0.5 1h，然后升温至850℃ 900℃，保温0.5 1h，最后升温到950℃ 980℃，保温0.5
~ ~ ~ ~ ~
1h，以水冷的方式冷却至室温；

[0015] （5）室温轧制：将多级固溶处理后的铜合金材料进行铣面，去除表面氧化皮，然后进行室温轧制变形，轧制总变形量为70% 90%；
~

[0016] （6）时效处理：将室温轧制后的铜合金材料放入热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行时效处理，时效温度为400℃～550℃，保温时间为0.5 2h；时效结束后，
~
以风冷的方式冷却至室温；

[0017] （7）回归处理：将时效处理后的铜合金材料放入热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行回归处理，回归温度为850℃ 950℃，保温时间为5 15min，随后从热处
~ ~
理炉中取出，立刻进行水淬处理；

[0018] （8）磁场热处理：将回归处理后的铜合金材料放入磁场热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行磁场热处理。磁场热处理的温度为400℃ 500℃，保温时间为2 5h，交
~ ~
流磁场的峰值强度为5 8kA/m，频率为20 50Hz。然后，以风冷的方式冷却至室温，得到所述
~ ~
铜合金材料。

[0019] 本发明的优点在于：

[0020] （1）本发明在合金成分中以Cu、Ti、Si、Co为主要元素，根据Miedema混合焓理论可知，Ti‑Si和Si‑Co之间的混合焓大于Cu‑Ti、Cu‑Si和Cu‑Co。所以，该铜合金材料通过合适的
热处理工艺能够形成大量细小、弥散分布的Ti‑Si和Si‑Co析出相，能阻碍位错的运动，提高
合金的强度和硬。本发明中限定Ti:Si质量比为1.8:1~2.2:1，可以生成TiSi2、Ti5Si4、TiSi、
Ti5Si3和Ti3Si的Ti‑Si金属间化合物。

[0021] （2）本发明在合金成分中加入了稀土元素La，能改善合金的流动性，减少铸造缺陷，有脱气除杂的作用，同时还可以细化铸锭组织，减少热轧开裂现象。

[0022] （3）多级固溶处理能够使合金元素充分固溶于铜基体中，有效减少合金中粗大的未溶结晶相，减少样品在高温（≥950℃）下的保温时间，并且可以提高合金的冷轧性能。

[0023] （4）本发明在热处理过程中引入交流磁场，可以促进溶质元素（Ti、Si、Co）的扩散，降低析出相形核所需的吉布斯自由能，有利于获得均匀、弥散的析出相颗粒。交流磁场的参
数必须与本发明的合金成分相适应，合金可以得到良好的力学性能和电学性能。若交流磁
场的峰值强度太小或频率太低，会导致引入的磁能量不足，不能有效降低析出相形核所需
的吉布斯自由能。交流磁场的峰值强度太大或频率太高，会导致在样品局部区域引起太强
的涡流效应，导致样品各部分的温度出现较大差异，也不利于析出相颗粒的弥散分布。

[0024] （5）本发明的铜合金材料成分中不含有毒元素，对人体和环境危害小，且所得铜合金材料具有优良的综合力学性能和导电性能（其硬度为251 281HV，屈服强度为676
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755MPa，抗拉强度为742 830MPa，断后伸长率为8 15%，软化温度为570 610℃，导电率为55
~ ~ ~ ~
65% IACS）。

附图说明

[0025] 图1为实施例1所得铜合金材料的金相组织图；

[0026] 图2为实施例1所得铜合金材料的透射电镜图；

[0027] 图3为对比例1所得铜合金材料的金相组织图；

[0028] 图4为对比例2所得铜合金材料的透射电镜图。

[0029] 具体实施方式 下面结合实施例对本发明做进一步的阐述，但不是对本发明的限定。本发明相关的主要测试方法及标准：按照GB/T4340 .1‑2009《金属材料维氏硬度试验
第1部分：试验方法》测定铜合金材料的硬度；GB/T34505‑2017《铜及铜合金材料 室温拉伸
试验方法》测定铜合金材料的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率；按照GB/T33370‑2016《铜
及铜合金软化温度的测定方法》测定铜合金材料的软化温度；按照GB/T351‑2019《金属材料
电阻率测量方法》测定铜合金材料的导电率，并将其数值与国际退火铜标准（100% IACS，
International Annealed Copper Standard）进行对比。

[0030] 实施例1

[0031] 合金成分的质量百分数为：1.00wt%的Ti、0.55wt%的Si、0.29wt%的Co、0.09 wt%的La，其余为Cu。Ti和Si的质量百分数之和为1.55wt%，且Ti与Si的质量比为1.82:1。

[0032] 其制备方法为：

[0033] （1） 合金熔铸：将原材料放入感应炉的坩埚中，抽真空到3.0×10‑3Pa，然后通入5
1.1×10Pa的纯氩气（Ar≥99.99%），在纯氩气保护下进行熔炼，待固体完全熔化形成合金
熔液后，保持10min，然后将合金熔液浇铸到石墨模具中，冷却后开模取出合金铸锭，铸锭厚
度为25mm；熔炼使用的是纯度≥99 .9wt%的Cu、Si块，含60wt%Ti的Cu‑Ti中间合金，含9wt%
Co的Cu‑Co中间合金，含25wt%La的Cu‑La中间合金；

[0034] （2）均匀化处理：将合金铸锭放入热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行均匀化处理，均匀化处理温度为900℃，保温时间为7h，然后随炉冷却至室温；

[0035] （3）热轧制：将均匀化处理后的铸锭加热至950℃进行热轧变形，热轧总变形量为85%，终轧温度为800℃，然后立即进行水淬，获得的热轧态样品的厚度为3.75mm；

[0036] （4）多级固溶处理：将热轧后的样品在纯氩气（Ar≥99.99%）的保护下放入热处理炉中进行固溶处理，固溶温度为650℃，保温0.5h，再升温到750℃，保温0.5h，然后升温至
850℃，保温0.5h，最后升温到950℃，保温1h，以水冷的方式冷却至室温；

[0037] （5）室温轧制：将多级固溶处理后的样品进行铣面去除表面氧化皮，然后进行室温轧制变形，轧制总变形量为87%，轧制后的样品厚度为0.50mm；

[0038] （6）时效处理：将室温轧制后的铜合金材料在热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行时效处理，时效温度为400℃，保温时间为2h，时效结束后，以风冷的方式冷却至
室温；

[0039] （7）回归处理：将时效处理后的铜合金材料放入热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行回归处理，回归温度为880℃，保温时间为5min，随后从热处理炉中取
出，立刻进行水淬处理；

[0040] （8） 磁场热处理：将回归处理后的铜合金材料放入磁场热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行磁场热处理，磁场热处理的温度为400℃，保温时间为5h，交流磁场的
峰值强度为8.0kA/m，频率为20Hz，然后，以风冷的方式冷却至室温，得到所述铜合金材料。
经检测，所得铜合金材料的硬度为264HV，屈服强度为724MPa，抗拉强度为795MPa，断后伸长
率为8%，软化温度为590℃，导电率为61% IACS。

[0041] 图1为本实施例所得铜合金材料的金相组织图。由图中可见其晶粒细小均匀，平均晶粒尺寸约为6 8μm。
~

[0042] 图2是本实施例所得铜合金材料的透射电镜图。可以观察到细小均匀的析出相，弥散分布在铜基体中（图2中可以观察到＜10nm的析出相）。析出相的形状以球状为主，还有少
量析出相为椭球状。析出相平均尺寸8 10nm左右。
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[0043] 实施例2

[0044] 合金成分的质量百分数为：1.17wt%的Ti、0.61wt%的Si、0.35wt%的Co、0.07wt%的La，其余为Cu。Ti和Si的质量百分数之和为1.78wt%，且Ti与Si的质量比为1.92:1。

[0045] 其制备方法为：

[0046] （1）合金熔铸：将原材料放入感应炉的坩埚中，抽真空到3.0×10‑3Pa，然后通入1.15
×10Pa的纯氩气（Ar≥99.99%），在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行熔炼，待固体完全熔化
形成合金熔液后，保持10min，然后将合金熔液浇铸到石墨模具中，冷却后开模取出合金铸
锭，铸锭厚度为25mm；熔炼使用的是纯度≥99.9wt%的Cu、Si块，含60wt%Ti的Cu‑Ti中间合
金，含9wt%Co的Cu‑Co中间合金，含25wt%La的Cu‑La中间合金；

[0047] （2）均匀化处理：将合金铸锭放入热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行均匀化处理，均匀化处理温度为970℃，保温时间为6h，然后随炉冷却至室温；
（3）热轧制：将均匀化处理后的铸锭加热至930℃进行热轧变形，热轧总变形量为
60%，终轧温度为830℃，然后立即进行水淬，获得的热轧态样品的厚度为10.0mm；

[0048] （4）多级固溶处理：将热轧后的样品在纯氩气（Ar≥99.99%）的保护下放入热处理炉中进行固溶处理，固溶温度为660℃，保温0.75h，再升温到760℃，保温0.75h，然后升温至
860℃，保温0.5h，最后升温到960℃，保温0.75h，以水冷的方式冷却至室温；
（5）室温轧制：将多级固溶处理后的样品进行铣面去除表面氧化皮，然后进行室温
轧制变形，轧制总变形量为84%，轧制后的样品厚度为1 .6mm；

[0049] （6）时效处理：将室温轧制后的铜合金材料在热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行时效处理，时效温度为430℃，保温时间为1.5h，时效结束后，以风冷的方式冷却
至室温；
（7）回归处理：将时效处理后的铜合金材料放入热处理炉中，在纯氩气（Ar≥
99.99%）保护下进行回归处理，回归温度为930℃，保温时间为12min，随后从热处理炉中取
出，立刻进行水淬处理；

[0050] （8） 磁场热处理：将回归处理后的铜合金材料放入磁场热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行磁场热处理，磁场热处理的温度为500℃，保温时间为2h，交流磁场的
峰值强度为7.0kA/m，频率为25Hz，然后，以风冷的方式冷却至室温，得到所述铜合金材料。 
经检测，所得铜合金材料的硬度为273HV，屈服强度为737MPa，抗拉强度为810MPa，断后伸长
率为8%，软化温度为600℃，导电率为57% IACS。

[0051] 实施例3

[0052] 合金成分的质量百分数为：0.97wt%的Ti、0.53wt%的Si、0.45wt%的Co、0.10wt%的La、，其余为Cu。Ti和Si的质量百分数之和为1.50wt%，且Ti与Si的质量比为1.83:1。

[0053] 其制备方法为：

[0054] （1）合金熔铸：将原材料放入感应炉的坩埚中，抽真空到3.0×10‑3Pa，然后通入1.15
×10Pa的纯氩气（Ar≥99.99%），在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行熔炼，待固体完全熔化
形成合金熔液后，保持10min，然后将合金熔液浇铸到石墨模具中，冷却后开模取出合金铸
锭，铸锭厚度为25mm；熔炼使用的是纯度≥99.9wt%的Cu、Si块，含60wt%Ti的Cu‑Ti中间合
金，含9wt%Co的Cu‑Co中间合金，含25wt%La的Cu‑La中间合金；

[0055] （2）均匀化处理：将合金铸锭放入热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行均匀化处理，均匀化处理温度为920℃，保温时间为8h，然后随炉冷却至室温；
（3）热轧制：将均匀化处理后的铸锭加热至900℃进行热轧变形，热轧总变形量为
70%，终轧温度为770℃，然后立即进行水淬，获得的热轧态样品的厚度为7 .5mm；

[0056] （4）多级固溶处理：将热轧后的样品在纯氩气（Ar≥99.99%）的保护下放入热处理炉中进行固溶处理，固溶温度为670℃，保温0.5h，再升温到770℃，保温0.5h，然后升温至
870℃，保温0.5h，最后升温到970℃，保温0.5h，以水冷的方式冷却至室温；
（5）室温轧制：将多级固溶处理后的样品进行铣面去除表面氧化皮，然后进行室温
轧制变形，轧制总变形量为77%轧制后的样品厚度为1 .7mm；

[0057] （6）时效处理：将室温轧制后的铜合金材料在热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行时效处理，时效温度为460℃，保温时间为1h，时效结束后，以风冷的方式冷却至
室温；
（7）回归处理：将时效处理后的铜合金材料放入热处理炉中，在纯氩气（Ar≥
99.99%）保护下进行回归处理，回归温度为900℃，保温时间为10min，随后从热处理炉中取
出，立刻进行水淬处理；

[0058] （8） 磁场热处理：将回归处理后的铜合金材料放入磁场热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行磁场热处理，磁场热处理的温度为430℃，保温时间为3h，交流磁场的
峰值强度为6.5kA/m，频率为35Hz，然后，以风冷的方式冷却至室温，得到所述铜合金材料。
经检测，所得铜合金材料的硬度为261HV，屈服强度为705MPa，抗拉强度为775MPa，断后伸长
率为10%，软化温度为580℃，导电率为61% IACS。

[0059] 实施例4

[0060] 合金成分的质量百分数为：0.71wt%的Ti、0.35wt%的Si、0.21wt%的Co、0.06wt%的La，其余为Cu。Ti和Si的质量百分数之和为1.06wt%，且Ti与Si的质量比为2.03:1。

[0061] 其制备方法为：

[0062] （1）合金熔铸：将原材料放入感应炉的坩埚中，抽真空到3.0×10‑3Pa，然后通入1.15
×10Pa的纯氩气（Ar≥99.99%），在纯氩气保护下进行熔炼，待固体完全熔化形成合金熔液
后，保持10min，然后将合金熔液浇铸到石墨模具中，冷却后开模取出合金铸锭，铸锭厚度为
25mm；熔炼使用的是纯度≥99.9wt%的Cu、Si块，含60wt%Ti的Cu‑Ti中间合金，含9wt%Co的
Cu‑Co中间合金，含25wt%La的Cu‑La中间合金；

[0063] （2）均匀化处理：将合金铸锭放入热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行均匀化处理，均匀化处理温度为980℃，保温时间为3h，然后随炉冷却至室温；

[0064] （3）热轧制：将均匀化处理后的铸锭加热至880℃进行热轧变形，热轧总变形量为75%，终轧温度为770℃，然后立即进行水淬，获得的热轧态样品的厚度为6.25mm；

[0065] （4）多级固溶处理：将热轧后的样品在纯氩气（Ar≥99.99%）的保护下放入热处理炉中进行固溶处理，固溶温度为680℃，保温0.5h，再升温到780℃，保温1h，然后升温至880
℃，保温0.5h，最后升温到980℃，保温1h，以水冷的方式冷却至室温；

[0066] （5）室温轧制：将多级固溶处理后的样品进行铣面去除表面氧化皮，然后进行室温轧制变形，轧制总变形量为90%，轧制后的样品厚度为0.63mm；

[0067] （6）时效处理：将室温轧制后的铜合金材料在热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行时效处理，时效温度为490℃，保温时间为1h，时效结束后，以风冷的方式冷却至
室温；

[0068] （7）回归处理：将时效处理后的铜合金材料放入热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行回归处理，回归温度为850℃，保温时间为15min，随后从热处理炉中取
出，立刻进行水淬处理；

[0069] （8） 磁场热处理：将回归处理后的铜合金材料放入磁场热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行磁场热处理，磁场热处理的温度为450℃，保温时间为4h，交流磁场的
峰值强度为6.0kA/m，频率为30Hz，然后，以风冷的方式冷却至室温，得到所述铜合金材料。
经检测，所得铜合金材料的硬度为257HV，屈服强度为695MPa，抗拉强度为763MPa，断后伸长
率为15%，软化温度为570℃，导电率为63% IACS。

[0070] 实施例5

[0071] 合金成分的质量百分数为：1.35wt%的Ti、0.75wt%的Si、0.61wt%的Co、0.02wt%的La，其余为Cu。Ti和Si的质量百分数之和为2.10wt%，且Ti与Si的质量比为1.80:1。

[0072] 其制备方法为：

[0073] （1）合金熔铸：将原材料放入感应炉的坩埚中，抽真空到3.0×10‑3Pa，然后通入1.15
×10Pa的纯氩气（Ar≥99.99%），在纯氩气保护下进行熔炼，待固体完全熔化形成合金熔液
后，保持10min，然后将合金熔液浇铸到石墨模具中，冷却后开模取出合金铸锭，铸锭厚度为
25mm；熔炼使用的是纯度≥99.9wt%的Cu、Si块，含60wt%Ti的Cu‑Ti中间合金，含9wt%Co的
Cu‑Co中间合金，含25wt%La的Cu‑La中间合金；

[0074] （2）均匀化处理：将合金铸锭放入热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行均匀化处理，均匀化处理温度为1000℃，保温时间为5h，然后随炉冷却至室温；

[0075] （3）热轧制：将均匀化处理后的铸锭加热至950℃进行热轧变形，热轧总变形量为55%，终轧温度为850℃，然后立即进行水淬，获得的热轧态样品的厚度为11 .25mm；

[0076] （4）多级固溶处理：将热轧后的样品在纯氩气（Ar≥99.99%）的保护下放入热处理炉中进行固溶处理，固溶温度为690℃，保温1h，再升温到790℃，保温0.5h，然后升温至890
℃，保温0.75h，最后升温到970℃，保温1h，以水冷的方式冷却至室温；

[0077] （5）室温轧制：将多级固溶处理后的样品进行铣面去除表面氧化皮，然后进行室温轧制变形，轧制总变形量为73%，轧制后的样品厚度为3.0mm；

[0078] （6）时效处理：将室温轧制后的铜合金材料在热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行时效处理，时效温度为520℃，保温时间为1h，时效结束后，以风冷的方式冷却至
室温；

[0079] （7）回归处理：将时效处理后的铜合金材料放入热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行回归处理，回归温度为950℃，保温时间为10min，随后从热处理炉中取
出，立刻进行水淬处理；

[0080] （8） 磁场热处理：将回归处理后的铜合金材料放入磁场热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行磁场热处理，磁场热处理的温度为460℃，保温时间为4h，交流磁场的
峰值强度为5.5kA/m，频率为40Hz，然后，以风冷的方式冷却至室温，得到所述铜合金材料。
经检测，所得铜合金材料的硬度为281HV，屈服强度为755MPa，抗拉强度为830MPa，断后伸长
率为12%，软化温度为610℃，导电率为55% IACS。

[0081] 实施例6

[0082] 合金成分的质量百分数为：0.86wt%的Ti、0.40wt%的Si、0.55wt%的Co、0.05wt%的La，其余为Cu。Ti和Si的质量百分数之和为1.26wt%，且Ti与Si的质量比为2.15:1。

[0083] 其制备方法为：

[0084] （1）合金熔铸：将原材料放入感应炉的坩埚中，抽真空到3.0×10‑3Pa，然后通入1.15
×10Pa的纯氩气（Ar≥99.99%），在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行熔炼，待固体完全熔化
形成合金熔液后，保持10min，然后将合金熔液浇铸到石墨模具中，冷却后开模取出合金铸
锭，铸锭厚度为25mm；熔炼使用的是纯度≥99.9wt%的Cu、Si块，含60wt%Ti的Cu‑Ti中间合
金，含9wt%Co的Cu‑Co中间合金，含25wt%La的Cu‑La中间合金；

[0085] （2）均匀化处理：将合金铸锭放入热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行均匀化处理，均匀化处理温度为950℃，保温时间为3h，然后随炉冷却至室温；

[0086] （3）热轧制：将均匀化处理后的铸锭加热至850℃进行热轧变形，热轧总变形量为80%，终轧温度为730℃，然后立即进行水淬，获得的热轧态样品的厚度为5.0mm；

[0087] （4）多级固溶处理：将热轧后的样品在纯氩气（Ar≥99.99%）的保护下放入热处理炉中进行固溶处理，固溶温度为700℃，保温0.75h，再升温到800℃，保温0.5h，然后升温至
900℃，保温1h，最后升温到960℃，保温0.5h，以水冷的方式冷却至室温；

[0088] （5）室温轧制：将多级固溶处理的样品进行铣面去除表面氧化皮，然后进行室温轧制变形，轧制总变形量为86%，轧制后的样品厚度为0.66mm；

[0089] （6）时效处理：将室温轧制后的铜合金材料在热处理炉中，在纯氩气保护下进行时效处理，时效温度为550℃，保温时间为0.5h，时效结束后，以风冷的方式冷却至室温；

[0090] （7）回归处理：将时效处理后的铜合金材料放入热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行回归处理，回归温度为900℃，保温时间为7min，随后从热处理炉中取
出，立刻进行水淬处理；

[0091] （8） 磁场热处理：将回归处理后的铜合金材料放入磁场热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行磁场热处理，磁场热处理的温度为480℃，保温时间为3h，交流磁场的
峰值强度为5.0kA/m，频率为50Hz，然后，以风冷的方式冷却至室温，得到所述铜合金材料。
经检测，所得铜合金材料的硬度为251HV，屈服强度为676MPa，抗拉强度为742MPa，断后伸长
率为13%，软化温度为570℃，导电率为65% IACS。

[0092] 对比例1

[0093] 合金成分的质量百分数为：0.93wt%的Ti、0.49wt%的Si、0.20wt%的Co、0.04wt%的La，其余为Cu。Ti和Si的质量百分数之和为1.42wt%，且Ti与Si的质量比为1.90:1。

[0094] 其制备方法为：

[0095] （1）合金熔铸：将原材料放入感应炉的坩埚中，抽真空到3.0×10‑3Pa，然后通入1.15
×10Pa的纯氩气（Ar≥99.99%），在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行熔炼，待固体完全熔化
形成合金熔液后，保持10min，然后将合金熔液浇铸到石墨模具中，冷却后开模取出合金铸
锭，铸锭厚度为25mm；熔炼使用的是纯度≥99.9wt%的Cu、Si块，含60wt%Ti的Cu‑Ti中间合
金，含9wt%Co的Cu‑Co中间合金，含25wt%La的Cu‑La中间合金；

[0096] （2）均匀化处理：将合金铸锭放入热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行均匀化处理，均匀化处理温度为900℃，保温时间为5h，然后随炉冷却至室温；

[0097] （3）热轧制：将均匀化处理后的铸锭加热至960℃进行热轧变形，热轧总变形量为75%，终轧温度为800℃，然后立即进行水淬，获得的热轧态样品的厚度为6.20mm；

[0098] （4）多级固溶处理：将热轧后的样品在纯氩气（Ar≥99.99%）的保护下放入热处理炉中进行固溶处理，固溶温度为650℃，保温0.5h，再升温到750℃，保温0.5h，然后升温至
850℃，保温0.5h，最后升温到950℃，保温1h，以水冷的方式冷却至室温；

[0099] （5）室温轧制：将多级固溶处理的样品进行铣面去除表面氧化皮，然后进行室温轧制变形，轧制总变形量为76%，轧制后的样品厚度为1.45mm；

[0100] （6）时效处理：将室温轧制后的铜合金材料在热处理炉中，在纯氩气保护下进行时效处理，时效温度为520℃，保温时间为1.5h，时效结束后，以风冷的方式冷却至室温；

[0101] （7） 磁场热处理：将时效处理后的铜合金材料放入磁场热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行磁场热处理，磁场热处理的温度为430℃，保温时间为3h，交流磁场的
峰值强度为6.5kA/m，频率为35Hz，然后，以风冷的方式冷却至室温，得到所述铜合金材料。
经检测，所得铜合金材料的硬度为206HV，屈服强度为632MPa，抗拉强度为705MPa，断后伸长
率为4.3%，软化温度为542℃，导电率为31% IACS。即证明当制备方法中缺少了回归处理，则
制得的铜合金材料的力学性能和导电性能均会明显变差。

[0102] 图3为本对比例所得铜合金材料的金相组织照片，其金相组织比较粗大，可以观察到大量的粗大晶粒（晶粒尺寸≥35μm），而且晶粒大小非常不均匀。

[0103] 对比例2

[0104] 合金成分的质量百分数为：0.97wt%的Ti、0.53wt%的Si、0.20wt%的Co、0.06wt%的La，其余为Cu。Ti和Si的质量百分数之和为1.50wt%，且Ti与Si的质量比为1.83:1。

[0105] 其制备方法为：

[0106] （1）合金熔铸：将原材料放入感应炉的坩埚中，抽真空到3.0×10‑3Pa，然后通入1.15
×10Pa的纯氩气（Ar≥99.99%），在纯氩气保护下进行熔炼，待固体完全熔化形成合金熔液
后，保持10min，然后将合金熔液浇铸到石墨模具中，冷却后开模取出合金铸锭，铸锭厚度为
25mm；熔炼使用的是纯度≥99.9wt%的Cu、Si块，含60wt%Ti的Cu‑Ti中间合金，含9wt%Co的
Cu‑Co中间合金，含25wt%La的Cu‑La中间合金；

[0107] （2）均匀化处理：将合金铸锭放入热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行均匀化处理，均匀化处理温度为920℃，保温时间为8h，然后随炉冷却至室温；

[0108] （3）热轧制：将均匀化处理后的铸锭加热至900℃进行热轧变形，热轧总变形量为70%，终轧温度为800℃，然后立即进行水淬，获得的热轧态样品的厚度为7 .5mm；

[0109] （4）多级固溶处理：将热轧后的样品在纯氩气（Ar≥99.99%）的保护下放入热处理炉中进行固溶处理，固溶温度为660℃，保温0.75h，再升温到760℃，保温0.75h，然后升温至
860℃，保温0.5h，最后升温到960℃，保温0.75h，以水冷的方式冷却至室温；

[0110] （5）室温轧制：将多级固溶处理后的样品进行铣面去除表面氧化皮，然后进行室温轧制变形，轧制总变形量为77%，轧制后的样品厚度为1 .7mm；

[0111] （6）时效处理：将室温轧制后的铜合金材料在热处理炉中、纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行时效处理，时效温度为460℃，保温时间为3h，时效结束后，以风冷的方式冷却至室
温；

[0112] （7）回归处理：将时效处理后的铜合金材料放入热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行回归处理，回归温度为900℃，保温时间为10min，随后从热处理炉中取
出，立刻进行水淬处理；

[0113] （8）无磁场热处理：将回归处理后的铜合金材料放入无磁场热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行热处理，热处理的温度为460℃，保温时间为3h，然后，以风冷的方
式冷却至室温，即得到所述铜合金材料。

[0114] 经检测，所得铜合金材料的硬度为192HV，屈服强度为524MPa，抗拉强度为573MPa，断后伸长率为6%，软化温度为530℃，导电率为42% IACS。即证明当回归处理后，热处理过程
中缺少磁场辅助，则制得的铜合金材料的力学性能和导电性能均会明显变差。

[0115] 图4为本对比例所得铜合金材料的透射电镜照片，可以观察到铜基体中的析出相较为稀少。析出相颗粒平均尺寸30 35nm左右。
~

[0116] 对比例3

[0117] 合金成分的质量百分数为：0.95wt%的Ti、0.52wt%的Si、0.20wt%的Co、0.06wt%的La，其余为Cu，Ti和Si的质量百分数之和为1.47wt%，且Ti与Si的质量比为1.83:1。

[0118] 其制备方法如下：

[0119] （1）合金熔铸：将原材料放入感应炉的坩埚中，抽真空到3.0×10‑3Pa，然后通入1.15
×10Pa的纯氩气（Ar≥99.99%），在纯氩气保护下进行熔炼，待固体完全熔化形成合金熔液
后，保持10min，然后将合金熔液浇铸到石墨模具中，冷却后开模取出合金铸锭，铸锭厚度为
25mm；熔炼使用的是纯度≥99.9wt%的Cu、Si块，含60wt%Ti的Cu‑Ti中间合金，含9wt%Co的
Cu‑Co中间合金，含25wt%La的Cu‑La中间合金；

[0120] （2）均匀化处理：将合金铸锭放入热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行均匀化处理，均匀化处理温度为950℃，保温时间为5h，然后随炉冷却至室温；

[0121] （3）热轧制：将均匀化处理后的铸锭加热至950℃进行热轧变形，热轧总变形量为80%，终轧温度为790℃，然后立即进行水淬，获得的热轧态样品的厚度为5.0mm；

[0122] （4）室温轧制：将热轧后的样品进行铣面去除表面氧化皮，然后进行室温轧制变形，轧制总变形量为81%，轧制后的样品厚度为0.92mm；

[0123] （5）时效处理：将室温轧制后的铜合金材料在热处理炉中、纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行时效处理，时效温度为460℃，保温时间为3h，时效结束后，以风冷的方式冷却至室
温；

[0124] （6）回归处理：将时效处理后的铜合金材料放入热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行回归处理，回归温度为950℃，保温时间为15min，随后从热处理炉中取
出，立刻进行水淬处理；

[0125] （7） 磁场热处理：将回归处理后的铜合金材料放入磁场热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行磁场热处理，磁场热处理的温度为450℃，保温时间为3h，交流磁场的
峰值强度为6.5kA/m，频率为35Hz，然后，以风冷的方式冷却至室温，得到所述铜合金材料。
经检测，所得铜合金材料的硬度为214HV，屈服强度为582MPa，抗拉强度为637MPa，断后伸长
率为9.3%，软化温度为524℃，导电率为39% IACS。即证明当制备方法中缺少多级固溶处理，
其制得的铜合金材料的力学性能和软化温度会明显变差，同时导电性能也有一定程度的下
降。

[0126] 对比例4

[0127] 合金成分的质量百分数为：0.45wt%的Ti、0.16wt%的Si、0.20wt%的Co、0.01wt%的La，其余为Cu，Ti和Si的质量百分数之和为0.61wt%，且Ti与Si的质量比为2.81:1。

[0128] 其制备方法为：

[0129] （1）合金熔铸：将原材料放入感应炉的坩埚中，抽真空到3.0×10‑3Pa，然后通入1.15
×10Pa的纯氩气（Ar≥99.99%），在纯氩气保护下进行熔炼，待固体完全熔化形成合金熔液
后，保持10min，然后将合金熔液浇铸到石墨模具中，冷却后开模取出合金铸锭，铸锭厚度为
25mm；熔炼使用的是纯度≥99.9wt%的Cu、Si块，含60wt%Ti的Cu‑Ti中间合金，含9wt%Co的
Cu‑Co中间合金，含25wt%La的Cu‑La中间合；

[0130] （2）均匀化处理：将合金铸锭放入热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行均匀化处理，均匀化处理温度为950℃，保温时间为5h，然后随炉冷却至室温；

[0131] （3）热轧制：将均匀化处理后的铸锭加热至950℃进行热轧变形，热轧总变形量为80%，终轧温度为790℃，然后立即进行水淬，获得的热轧态样品的厚度为5.0mm；

[0132] （4）多级固溶处理：将热轧后的样品在纯氩气（Ar≥99.99%）的保护下放入热处理炉中进行固溶处理，固溶温度为700℃，保温0.75h，再升温到800℃，保温0.5h，然后升温至
900℃，保温1h，最后升温到960℃，保温0.5h，以水冷的方式冷却至室温；

[0133] （5）室温轧制：将多级固溶处理的样品进行铣面去除表面氧化皮，然后进行室温轧制变形，轧制总变形量为81%，轧制后的样品厚度为0.92mm；

[0134] （6）时效处理：将室温轧制后的铜合金材料在热处理炉中、纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行时效处理，时效温度为460℃，保温时间为3h，时效结束后，以风冷的方式冷却至室
温；

[0135] （7）回归处理：将时效处理后的铜合金材料放入热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行回归处理，回归温度为950℃，保温时间为15min，随后从热处理炉中取
出，立刻进行水淬处理；

[0136] （8） 磁场热处理：：将回归处理后的铜合金材料放入磁场热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行磁场热处理，磁场热处理的温度为460℃，保温时间为4h，交流磁
场的峰值强度为5.5kA/m，频率为40Hz，然后，以风冷的方式冷却至室温，得到所述铜合金材
料。经检测，所得铜合金材料的硬度为193HV，屈服强度为618MPa，抗拉强度为669MPa，断后
伸长率为9.3%，软化温度为524℃，导电率为44% IACS。即证明当合金成分（Ti、Si、Co、La）含
量低于限定范围时，其制得的铜合金材料的力学性能和软化温度会明显变差，同时导电性
能也有一定程度的下降。

[0137] 对比例5

[0138] 合金成分的质量百分数为：2.50wt%的Ti、1.30wt%的Si、0.40wt%的Co、0.05wt%的La，其余为Cu。Ti和Si的质量百分数之和为3.80wt%，且Ti与Si的质量比为1.92:1。

[0139] 其制备方法为：

[0140] （1）合金熔铸：将原材料放入感应炉的坩埚中，抽真空到3.0×10‑3Pa，然后通入1.15
×10Pa的纯氩气（Ar≥99.99%），在纯氩气保护下进行熔炼，待固体完全熔化形成合金熔液
后，保持10min，然后将合金熔液浇铸到石墨模具中，冷却后开模取出合金铸锭，铸锭厚度为
25mm；熔炼使用的是纯度≥99.9wt%的Cu、Si块，含60wt%Ti的Cu‑Ti中间合金，含9wt%Co的
Cu‑Co中间合金，含25wt%La的Cu‑La中间合金；

[0141] （2）均匀化处理：将合金铸锭放入热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行均匀化处理，均匀化处理温度为960℃，保温时间为8h，然后随炉冷却至室温；

[0142] （3）热轧制：将均匀化处理后的铸锭加热至880℃进行热轧变形，热轧总变形量为70%，终轧温度为770℃，然后立即进行水淬，获得的热轧态样品的厚度为7 .5mm；

[0143] （4）多级固溶处理：将热轧后的样品在纯氩气（Ar≥99.99%）的保护下放入热处理炉中进行固溶处理，固溶温度为700℃，保温0.75h，再升温到800℃，保温0.5h，然后升温至
900℃，保温1h，最后升温到960℃，保温0.5h，以水冷的方式冷却至室温；

[0144] （5）室温轧制：将多级固溶处理后的样品进行铣面去除表面氧化皮，然后进行室温轧制变形，轧制总变形量为72%，轧制后的样品厚度为2.1mm；

[0145] （6）时效处理：将室温轧制后的铜合金材料在热处理炉中、纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行时效处理，时效温度为460℃，保温时间为3h；时效结束后，以风冷的方式冷却至室
温；

[0146] （7）回归处理：将时效处理后的铜合金材料放入热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行回归处理，回归温度为860℃，保温时间为15min，随后从热处理炉中取
出，立刻进行水淬处理；

[0147] （8） 磁场热处理：：将回归处理后的铜合金材料放入磁场热处理炉中，在纯氩气（Ar≥99.99%）保护下进行磁场热处理，磁场热处理的温度为480℃，保温时间为3h，交流磁
场的峰值强度为5.0kA/m，频率为50Hz，然后，以风冷的方式冷却至室温，得到所述铜合金材
料。经检测，所得铜合金材料的硬度为222HV，屈服强度为603MPa，抗拉强度为660MPa，断后
伸长率为3.5%，软化温度为562℃，导电率为21% IACS。即证明当合金成分（Ti、Si、Co、La）含
量超过限定范围时，其制得的铜合金材料的力学性能和软化温度会明显变差，同时导电性
能也有一定程度的下降。

[0148] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。