本发明涉及一种通过制备高强高导铜合金的热处理方法，属于高强高导电子器件制备。
背景技术：
1、高强高导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，广泛应用于新能源汽车、航空航天、高速铁路、电子信息等领域，这些领域不仅要求铜及铜合金材料具备足够的强度、硬度等性能，还需要保持良好的导电性能。为满足铜合金高强高导的性能，合金强化的方式不断更迭，合金化法的强化方式是使材料内部形成微观缺陷，该种工艺方法成熟，操作简单，但微观缺陷的存在使得晶体中定向移动的电子数量变缓慢，导电率一般＜60％iacs；复合材料法大幅度提高材料强度，但操作过程复杂，生产成本高，难以进行工业化生产。
2、专利cn113337747b公开一种高强高导铜合金的制备方法，其包含以下步骤，步骤1：前驱体制备；步骤2：煅烧和还原；步骤3：放电等离子烧结。其通过制备出y2o3在铜粉表面弥散分布的复合粉末，烧结后得到致密的块体。y2o3的分布均匀，可以细化铜晶粒，得到y2o3弥散分布、致密的铜基复合材料。该铜基复合材料的导电率可以达到95％iacs左右的极高水平，但其强度仅有251.1mpa～303.9mpa；专利cn116987927a公开了一种高强高导铜铁原位复合材料带材及其制备方法；其利用拉拔变形加工材料受单向拉应力、双向拉应力特点，采用拉拔变形加工和轧制变形加工复合的手段，对铜铁合金进行加工，而且在加工过程中以冷拉拔加工变形为主，约占整个应变的60％左右，因此fe相在较大部分的变形过程中受单向拉应力和双向压应力，从而优化了fe相的变形，使fe相纤维化和纳米化程度更理想。实施例的结果显示，采用本发明提供的制备方法制备得到的高强高导铜铁原位复合材料带材的抗拉强度能够达到1000mpa以上，但其导电率不到40％iacs。
3、上述工艺所得的铜合金材料，通过其所述操作提高铜合金导电率的同时抗拉强度极低，提高铜合金抗拉强度的同时导电率极低，无法同时兼顾强度和导电率，不能满足未来生产对高强高导铜合金的要求。
4、因此，有必要提供一种可以兼顾提升铜合金强度和导电率的制备方法，适应未来高强高导铜合金的发展要求，进一步拓展高强高导铜合金材料在各行业上的应用。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种制备高强高导铜合金的热处理方法，其特征在于，利用定向凝固技术逐层凝固不同织构方向的合金板材，形成一个按照软硬取向规律叠放的整体合金材料，在轧制后通过循环热处理方式，制备出的梯度孪晶铜合金，能够在提高铜合金的强度的同时，有效地提高合金的导电性，从而达到同时兼顾铜合金力学性能和导电性能的加工目标。
2、本发明的技术方案如下，一种制备高强高导铜合金的热处理方法，具体步骤如下：
3、(1)将铜合金的熔体倒入具有不同织构取向的定向凝固炉中，控制凝固速度和温度梯度，使熔体沿着晶种的取向方向定向凝固，得到一种织构方向的合金层；
4、(2)在步骤(1)中的合金层初步凝固后，在其上方再次通过定向凝固技术得到一层织构方向不同的合金层，以此类推，通过定向凝固法进行逐层凝固，每层厚度相同，得到具有不同织构方向的材料，形成一个按照软硬取向规律叠放的整体合金材料；
5、(3)对步骤(2)中的整体合金材料进行均匀化处理，对均匀化处理后的整体合金材料进行低温大变形热轧处理；
6、(4)对低温大变形热轧处理后的材料以循环“急速升温+缓慢降温”的热处理方式进行热处理。以此扩大材料的各向异性，使得不同织构层中得孪晶含量不同，产生梯度孪晶结构，达到同时提高材料强度和导电性的效果。以此扩大材料的各向异性，使得不同织构层中得孪晶含量不同，产生梯度孪晶结构，达到同时提高材料强度和导电性的效果。
7、优选的，所述步骤(3)中低温大变形热轧处理的轧制温度为350℃-400℃，热轧变形量为90％-95％。
8、优选的，所述步骤(4)中热处理循环次数不少于3次，加热速度逐次增加，降温速度逐次降低，热处理加热温度逐次上升，最终温度为800℃-900℃，降温至室温，每次加热之后保温1h-2h。
9、优选的，所述加热速度逐次增加值为5℃/s-10℃/s，降温速度逐次降低值为5℃/min-10℃/min，热处理加热温度逐次上升值为100℃-150℃。
10、优选的，所述合金的不同织构方向的合金层层数不少于2层。不同织构方向的每层合金层均会产生不同的各向异性，软取向促进高导，硬取向促进高强。不同织构方向的孪晶合金材料的一体成型，形成整体合金材料，避免了层状材料的分层和剥离现象，提高了织构层间的结合强度和过渡平滑性，从而改善了材料的力学和导电性能。
11、优选的，所述铜合金溶体为c7035铜合金溶体。
12、本发明的原理：
13、定向凝固是一种常用的金属固态相变过程控制方法，它可以通过控制凝固过程中的温度梯度和凝固速度，使得合金在凝固过程中形成统一的晶体取向，即为织构。这种方法主要应用于制备具有特定性能的合金材料，如高温合金、硬质合金等。本发明通过定向凝固技术先制备出具有按照软硬取向规律叠放的整体合金材料，实现不同织构方向的孪晶合金材料的一体成型，避免了层状材料的分层和剥离现象，提高了织构层间的结合强度和过渡平滑性，同时也获得了织构方向不一的材料，扩大了材料的各向异性，从而改善来材料的力学和导电性能。在随后的热处理中，由于合金的不同织构层具有不同的各向异性，每层的组织变化不同，形成的孪晶密度成梯度变化，以此形成具有梯度密度孪晶的铜合金，而循环“急速升温+缓慢降温”对孪晶的形成也有极大的影响作用，“急速升温”对孪晶的形成有一定的影响。利用快速升温可以在纳米晶铜中引入退火孪晶，从而实现纳米晶晶界的“热弛豫”，提高纳米晶的热稳定性，快速升温既可以避免了晶粒长大，又可产生生长孪晶；“缓慢降温”可以使晶体内部形成较为稳定的结构，晶粒尺寸较大，晶胞中的晶格缺陷较少，可以提高晶体的完整性和均匀性，减少晶体的应力和畸变，提高晶体的质量和性能。故而通过循环“急速升温+缓慢降温”的热处理方式扩大材料的各向异性，得到并稳固梯度孪晶，而在铜合金中引入高密度纳米孪晶界面，可以使铜合金的强度提高一个数量级，同时保持极高的电导率。这是因为孪晶界面的尺寸在纳米级别，对电子的散射影响较小，因此不会显著降低材料的导电性。此外梯度孪晶结构可以有效抑制应变集中，实现应变非局域化，其拉伸塑性优于普通粗晶结构，具有梯度孪晶结构的铜合金材料其强度较普通粗晶铜合金材料高一倍。故而采用一体成型和循环“急速升温+缓慢降温”的热处理方法可以达到同时具有高强高导铜合金的目的。
14、本发明的有益效果：
15、本发明的有益效果主要体现在，通过上述的处理工艺，使得材料产生梯度密度孪晶，在提高材料的强度的同时还能保证其高导电性。它可以在不改变材料化学成分的情况下，通过改变材料的微观结构和晶粒取向，来改善材料的性能。
16、总的来说，这项专利的发明原理和优异效果主要体现在其独特的处理工艺和结构设计，使得材料在保持高强度的同时，也具有了良好的导电性能，从而大大提高了材料的使用性能。这无疑为铜合金材料的研究和应用开辟了新的可能性。
1.一种制备高强高导铜合金的热处理方法，其特征在于，利用定向凝固技术逐层凝固不同织构方向的合金板材，形成一个按照软硬取向规律叠放的整体合金材料，在轧制后通过循环热处理方式，获得高强高导的铜合金。该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种制备高强高导铜合金的热处理方法，其特征在于：所述步骤(3)中低温大变形热轧处理的轧制温度为350℃-400℃，热轧变形量为90％-95％。
3.根据权利要求1所述的一种制备高强高导铜合金的热处理方法，其特征在于：所述步骤(4)中热处理循环次数不少于3次，加热速度逐次增加，降温速度逐次降低，热处理加热温度逐次上升，最终温度为800℃-900℃，降温至室温，每次加热之后保温1h-2h。
4.根据权利要求3所述的一种制备高强高导铜合金的热处理方法，其特征在于：所述加热速度逐次增加值为5℃/s-10℃/s，降温速度逐次降低值为5℃/min-10℃/min，热处理加热温度逐次上升值为100℃-150℃。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种制备高强高导铜合金的热处理方法，其特征在于：所述合金的不同织构方向的合金层层数不少于2层。
