Сплав на основі міді

Изобретение относится к металлургии, в частности к сплавам на основе меди, используемым в изделиях электронной техники, работающим в условиях вибрации, в частности для изготовления корпусов резонаторов, рамок больших интегральных схем, резисторов. Анализ причин отказов электронных приборов, эксплуатируемых в условиях вибрации показывает, что отказы происходят во многих случаях из-за низкой усталостной прочности материалов, используемых для их изготовления. Наиболее близким к заявляемому является сплав на основе меди, содержащий железо и никель [1], предназначенный для вводов в полупроводниковые приборы. Сплав обладает хорошими технологическими свойствами, но проявляет пониженную устойчивость против вибрационных нагрузок, имеет низкие значения предела усталости (выносливости). В основу изобретения поставлена задача создать такой сплав на основе меди, в котором дополнительные элементы и их содержание позволили обеспечить формирование в сплаве устойчивой дислокационной структуры и за счет этого повысить предел усталости сплава. Поставленная задача достигается в сплаве на основе меди, который содержит железо и никель. В соответствии с изобретением в сплав вводится дополнительно один или несколько элементов из группы: Sc, Y, Но, Er, Nd, Pr при таком соотношении компонент (% по массе): Fe 0,005 - 0,2 Ni 0,03 - 0,5 один или несколько элементов из группы: Sc, Υ, Но, Er, Nd, Pr в сумме 0,005-0,03%, остальное медь. Электронно-микроскопические исследования показывают, что такое соотношение компонент в сплаве приводит к тому, что в процессе эксплуатации на начальном этапе работы конструкции в условиях вибрации формируется устойчивая дислокационная структура, В предложенном сплаве такая субструктура возникает после небольшого числа циклов и сохраняется при дальнейшей эксплуатации конструкции, задерживая зарождение и накопление усталостных де фектов в сплаве. Составы предложенного и известного сплавов, приведенные в таблице, выплавляли в вакуумной индукционной печи в графитовом тигле. Расплав разливали в вакууме в медные изложницы. Затем слитки подвергали механической обработке, отжигу и пластической деформации. Усталостные испытания проводили на поликристаллических отожженных образцах в условиях растяжения - сжатия при постоянной амплитуде напряжения в интервале 40-140 МПа; на частоте 180 Гц при комнатной температуре. Образцы диаметром 5 мм и длиной рабочей части 25 мм перед испытанием отжигали в вакууме при температуре 580°С 1 час. Исследование тонкой структуры образцов производили электронно-микроскопическим методом на микроскопе js ЕМ-200. Образцы для исследований структуры вырезали перпендикулярно оси деформации. В таблице приведены данные по химическому составу и пределу усталости предложенного и базового сплава. Из приведенных данных видно, что только при определенном соотношении компонентов в сплаве может обеспечиваться высокий предел усталости материала, существенно превышающий величину статического предела текучести материала. Базовый сплав имеет предел усталости на базе 107 циклов 52 МПа. Низкое содержание железа (сплав №7) или никеля (сплав №9) при оптимальном содержании химически активных добавок не обеспечивает существенного повышения предела усталости. Повышенное содержание железа (сплав №8) или никеля (сплав №10) также не приводит к увеличению предела усталости. При оптимальном содержании в сплаве железа и никеля, добавки химически активных элементов ниже 0,005% и выше 0,03% также не повышают предела текучести сплава (сплавы № 11 и 12). Комплексные исследования влияния состава на субструктуру, на зарождение и эволюцию усталостных трещин позволило установить, что только оптимальное содержание железа (0.005-0,2%), никеля (0,003-0,5%) и химически активной добавки, взятой из группу Sc, Y, Но, Er, Nd, Pr в сумме 0,005-0,03% (сплавы №2-6 обеспечивают высокий в 2,2 - 2,5 раза выше чем для прототип) предел усталости.