，鈷和硅形成的Co xSiy金屬間化合物彌散分布在基體上，其面積所占比例 0. 01% -5%。由于鈷硅金屬間化合物粒徑在納米級別，需要通過掃面電鏡或透射電鏡拍攝 微觀組織圖片，再計(jì)算其面積所占的比例。Co xSiy金屬間化合物的類型通過掃描電鏡或透 射電鏡配套的EDS能譜分析確認(rèn)，其類型通過x/y值描述，x/y在0. 2-3之間；當(dāng)x/y值大 于3或小于0. 2時(shí)，其析出相對材料性能的改善作用有限，優(yōu)選的化合物其x/y在0. 5-2 之間。析出相面積比例小于〇. 01%，對材料各項(xiàng)性能改善效果不足，析出相面積占比大于 5 %，開始惡化各項(xiàng)性能，且析出相有聚集長大的趨勢，其改善金屬性能的作用被削弱。優(yōu)選 析出相比例在0.05%-4%，α相比例彡96%，更優(yōu)選析出相比例在0.1 %-3.5%，α相比 例彡96. 5%。
[0022] 該銅合金組織中CoxSiy析出相粒徑在10-200nm之間的占比大于90%，其余為粒 徑在200nm以上。粒徑越小，在金屬低于再結(jié)晶溫度以下的塑性變形時(shí)對晶格滑移的阻礙 和位錯(cuò)的釘扎作用越強(qiáng)，形成越多的位錯(cuò)和位錯(cuò)塞積，使材料獲得更高的強(qiáng)度和屈強(qiáng)比。同 理，在彈性變形時(shí)，使材料的發(fā)生彈性變形的應(yīng)力越大，使材料獲得更高的彈性模量和更好 高溫耐久性。同時(shí)，析出相粒徑越小，對電子傳輸?shù)淖璧K越小，使材料獲得越高的導(dǎo)電率。優(yōu) 選析出相粒徑在l〇nm-200nm之間占比大于92%，更優(yōu)選析出相粒徑在10nm-200nm之間占 比大于95%。
[0023] 彈性材料在應(yīng)用時(shí)最關(guān)注的兩點(diǎn)是彈性和彈性的持久性。彈性主要和材料的屈服 強(qiáng)度/抗拉強(qiáng)度比及彈性模量相關(guān)。材料的屈服強(qiáng)度一定低于抗拉強(qiáng)度，施加應(yīng)力超過屈 服強(qiáng)度即產(chǎn)生塑性變形，抗拉強(qiáng)度越高，材料在斷裂失效前可承受的塑性變形量越大，屈服 強(qiáng)度越高，可以承受的最大彈性形變越大，彈性模量越大，在同樣的彈性位移下，可以獲得 的回彈力越大。因此對同一個(gè)材料，要想使材料有更好的彈性，就需要獲得盡可能高的屈服 強(qiáng)度/抗拉強(qiáng)度和彈性模量。
[0024] 本發(fā)明所提供的含鈷、硅的銅合金，由于細(xì)小的CoxSiy金屬間化合物析出相彌散 的分布在銅鋅基體相上，首先強(qiáng)化了基體，提高了材料的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，其次，在材 料的塑性變形過程中可以阻礙晶格的滑移和位錯(cuò)的擴(kuò)展，產(chǎn)生更多的位錯(cuò)和位錯(cuò)塞積，這 些位錯(cuò)和位錯(cuò)塞積，使材料獲得更高的屈服強(qiáng)度，即獲得了更高的屈服強(qiáng)度/抗拉強(qiáng)度比。 此外，彌散分布在基體上細(xì)小的Co xSiy金屬間化合物析出相，由于其對晶格畸變的阻礙和 對位錯(cuò)的釘扎作用，使材料在發(fā)生彈性變形時(shí)需要更大的應(yīng)力，從而提高了材料的彈性模 量。本發(fā)明含鈷、硅的銅合金，其屈服強(qiáng)度/抗拉強(qiáng)度比> 85%，優(yōu)選屈服強(qiáng)度/抗拉強(qiáng)度 比> 88 %，更優(yōu)選屈服強(qiáng)度/抗拉強(qiáng)度比> 92 %。
[0025] 彈性持久性就是材料在受到持續(xù)的外加應(yīng)力時(shí)，尤其是溫度較高時(shí)（> 80°C )，能 夠保持足夠加持力的能力，在材料學(xué)中采用應(yīng)力松弛率來描述其彈性持久性。要描述這項(xiàng) 特性需要明確三個(gè)條件，初始施加應(yīng)力值，常用屈服強(qiáng)度的百分比描述、測試溫度、測試持 續(xù)時(shí)間。材料的應(yīng)力松弛性能實(shí)質(zhì)就是低于屈服強(qiáng)度的蠕性變形的積分，在上述三個(gè)特定 條件下測試，屈服強(qiáng)度的降低率即為應(yīng)力松弛率，應(yīng)力松弛率越低，說明材料的彈性持久性 越好。
[0026] 本發(fā)明所提供的含鈷、硅的銅合金，由于細(xì)小的CoxSiy金屬間化合物析出相彌散 的分布在基體上，在材料持續(xù)處于彈性形變狀態(tài)下，阻礙和減緩了晶界及晶格的蠕性變形 及位錯(cuò)、位錯(cuò)塞積的擴(kuò)散、異向位錯(cuò)合并消失，從而降低了材料的應(yīng)力松弛率，提高了材料 的彈性持久性。合金在100°C，1000H，50 %屈服強(qiáng)度初始應(yīng)力條件下進(jìn)行持久性試驗(yàn)，其應(yīng) 力松弛率< 15 %，優(yōu)選方案中應(yīng)力松弛率< 12 %，更優(yōu)選方案中應(yīng)力松弛率< 10%。
[0027] 錫的作用及配比：該銅合金還可以進(jìn)一步含有Sn元素，其質(zhì)量百分比為 0. 01% -3. 5%。Sn可以進(jìn)一步穩(wěn)定鈷硅金屬間化合物的固溶狀態(tài)，抑制在高溫時(shí)析出相的 快速析出，從而降低200nm以上析出相的比例。此外，Sn還可以通過固溶強(qiáng)化作用，提高材 料的強(qiáng)度和硬度。錫還可以抑制脫鋅，提高材料耐蝕性。錫還可以改善材料的熱浸鍍和電鍍 性能以及釬焊性能。Sn低于0. 01 %無法起到上述作用，Sn高于3. 5%，會(huì)產(chǎn)生Sn的偏析， 使材料成分不均勻，導(dǎo)致性能不均勻，同時(shí)增加熱加工時(shí)的開裂風(fēng)險(xiǎn)。優(yōu)選Sn元素含量為 0· 05wt % -3. Owt %，更優(yōu)選 Sn 元素含量為 0· Iwt % -2. 5wt %。
[0028] 鋁和鎳的作用及配比：該銅合金還可進(jìn)一步含有Al、Ni元素中至少一種，其中 Al的質(zhì)量百分比為0.01% -4.0%，Ni的質(zhì)量百分比為O.Olwt% -3wt%。Ni和Al可以 提高材料的耐熱性和熱加工性，同時(shí)起到固溶強(qiáng)化的作用，提高材料耐蝕性。此外，Ni和 Al可以在時(shí)效過程中抑制鈷硅金屬間化合物的長大，使粒徑在10nm-150nm之間鈷硅金 屬間化合物比例提高。此外，Ni可以與Si形成鎳娃析出相，進(jìn)一步強(qiáng)化基體，提高導(dǎo)電 率，提高彈性模量，改善材料的彈性持久性和夾持力。Ni、Al含量小于0. 01 %不能起到 上述作用，Ni大于3%，Al大于4%會(huì)嚴(yán)重降低導(dǎo)電率，降低彈性模量。優(yōu)選Ni的質(zhì)量 百分比為：0.01% -2. 5%，Al的質(zhì)量百分比為0.05-3. 5%，更優(yōu)選Ni的質(zhì)量百分比為： 0.02% -2.0%，Al 的質(zhì)量百分比為(λ 1% -3.0%。
[0029] 磷的配比和作用：該銅合金可進(jìn)一步含有P元素，其質(zhì)量百分比為 0. 01 % -0. 35%。P也可以與Co形成可以析出的金屬間化合物ConiPn。此時(shí)其微觀組織特征 為：銅鋅α相構(gòu)成基體，Co xSi^出相和ConiPn析出相共存，彌散分布在基體相上，其中α 相的面積百分比彡90%，CoxSiy析出相所占面積比為0. 01% -5%，ConPn析出相所占面積比 為0. 01 % -5%。鈷磷金屬間化合物分布在基體上，可以有效減緩鈷硅金屬間化合物在時(shí)效 過程中長大速率，使其顆粒更加細(xì)小，改善鈷硅金屬間化合物在基體上分散的均勻度，增強(qiáng) 其改善材料力學(xué)性能、導(dǎo)電性能、高溫耐久性性能的作用。P元素高于〇. 35%材料會(huì)產(chǎn)生熱 脆，加劇基體的氧化，嚴(yán)重降低材料的導(dǎo)電率，低于0.0 lwt%無法形成足夠的析出相改善材 料性能。優(yōu)選P含量在0.01 % -0.30%，更優(yōu)選P含量在0.01 % -0.25%。
[0030] 該銅合金可進(jìn)一步含有元素 A中的至少一種，A選自：Mn :0· Olwt % -I. 5wt %， Fe ：0.0 lwt % -I. 5wt % ；Cr ：0.0 Olwt % -〇. 3wt Zr ：0.0 Olwt % -〇. 2wt Mg ： O.OOlwt %-0.5wt %，Ti:0.001wt %-0.8wt %，B:0.0005wt %-0.3wt % 和 RE: 0. 0005wt % -〇. Iwt % 〇
[0031] 錳和鐵的配比和作用：Mn和Fe可以有效改善CoxSiy析出相的分布，使其分布更均 勻，分散度更好，從而增強(qiáng)析出相的作用。Mn還可以在熔煉過程中脫氧，提高金屬的純度， 還可以改善材料的熱加工性能，Mn和Fe都有固溶強(qiáng)化作用，可以提高材料的基本力學(xué)性 能，降低材料的彈性模量。Mn、Fe含量小于0. 01 %不能起到上述作用，Mn大于1. 5%，F(xiàn)e大 于1. 5%，會(huì)嚴(yán)重降低導(dǎo)電率，降低彈性模量，無法滿足這類材料的使用需求，同時(shí)Fe含量 大于1. 5%會(huì)嚴(yán)重降低材料的耐腐蝕性能。優(yōu)選Mn的含量在0. 05% -1. 3%，F(xiàn)e的含量在 0· 02% -L 2%，更優(yōu)選 Mn 的含量在 0· 08% -L 0%，F(xiàn)e 的含量在 0· 05% -L 0%。
[0032] 鉻、鋯和鈦的配比和作用：上述方案中的銅合金在熱加工和固溶工序中會(huì)形成少 量條狀的鈷硅化合物析出，這類條狀的化合物相會(huì)惡化金屬的性能。Cr、Zr、Ti的加入能 夠抑制這種形貌化合物的形成。此外，Cr和Zr都可以提高材料軟化溫度和高溫強(qiáng)度，提升 材料的高溫穩(wěn)定性，降低其應(yīng)力松弛率。Cr和Zr同時(shí)添加，可以形成Cr 2Zr化合物，改善 作用強(qiáng)于兩者單獨(dú)添加時(shí)，同時(shí)還可改善材料的抗粘結(jié)性及焊接性能。Ti還可以提高材料 的耐腐蝕性能。Cr含量低于0. 001 %，Zr含量低于0. 001 %、Ti含量低于0.0 Olwt %，不能 發(fā)揮相應(yīng)的作用，Ti含量超過0.8%會(huì)較大降低材料的導(dǎo)電率，同時(shí)Ti高于0.8%，Cr含 量高于0. 3%，Zr含量高于0. 2%會(huì)使材料的生產(chǎn)成本和原材料成本大幅升高。優(yōu)選Cr : 0· 005wt % -0· 25wt %，Zr :0· 005wt % -0· 15wt %，Ti :0· 005wt % -0· 6wt %。更優(yōu)選：Cr : 0. 008wt % -0. 20wt %，Zr :0. 008wt % -0.1 Owt %，Ti :0. 008wt