[發(fā)明專利]一種錐形殼體銅件的細(xì)晶化制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510059633.4
• 申請(qǐng)日: 2015-02-04
• 公開（公告）號(hào): CN104630674A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳強(qiáng);舒大禹;夏祥生;李祖榮;趙志翔;王艷彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國兵器工業(yè)第五九研究所
• 主分類號(hào): C22F1/08
• 分類號(hào): C22F1/08
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責(zé)任公司 50209
• 代理人: 文巍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬塑性變形技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種應(yīng)用較廣泛的純銅或銅合金零件細(xì)晶化形變熱處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

銅屬于面心立方晶格結(jié)構(gòu)，有較多的滑移面，具有良好導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性及優(yōu)良的冷熱加工成形性能，并且化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，在航空航天、船舶、兵器、電子等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。通過查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料表明，國內(nèi)外針對(duì)銅或銅合金構(gòu)件的形變熱處理方法比較單一，常見的是熱鍛成形、冷擠壓成形與均勻化退火處理工藝相結(jié)合，如南京理工大學(xué)的王鐵福教授對(duì)錐形罩晶粒組織與射流的相關(guān)性研究表明，錐形罩的晶粒細(xì)小均勻、低應(yīng)力狀態(tài)顯著提高射流長度與穩(wěn)定性，同時(shí)探討了熱處理對(duì)晶粒度、射流穩(wěn)定性影響的機(jī)理(王鐵福.錐形罩材料的晶粒度對(duì)射流性能的影響[J]，高壓物理學(xué)報(bào)，1996年)；中北大學(xué)的方敏教授采用熱擠壓成形技術(shù)，研制出外徑為250mm大頂角紫銅錐殼構(gòu)件，壁厚差小于0.3mm，內(nèi)表面光潔度達(dá)到Ra1.6，平均晶粒尺寸約為25μm(方敏.溫?cái)D壓紫銅錐形罩形成射流及其運(yùn)動(dòng)特性研究[D]，太原理工大學(xué)，博士學(xué)位論文，2009年)；美國沃特弗利特-阿莫里實(shí)驗(yàn)室、國營鍛造公司對(duì)Cu、W、Mo、貧鈾合金等材料鍛造與熱處理行為研究表明，采用高能鍛造方法，能縮短構(gòu)件的制備流程，晶粒細(xì)化有利于增強(qiáng)射流穩(wěn)定性和延長射流破斷時(shí)間(Simon?J，Martin?T?H.Spin?compensation?of?shaped?charge?liners?manufacture?by?the?rotary?extrusion?process.AD-305555，1958)。

這些技術(shù)存在的具體不足和缺點(diǎn)：一是采用熱鍛成形與退火處理工藝，成形件晶粒尺寸隨溫度的升高而迅速長大，且表面氧化嚴(yán)重，使加工后零件的表面質(zhì)量及組織均勻性難以滿足設(shè)計(jì)要求；二是采用多道次冷擠壓與均勻化退火處理工藝，成形工序復(fù)雜，變形道次多，對(duì)設(shè)備精度與人員素質(zhì)要求高；三是采用高能鍛造技術(shù)，由于銅、鐵、鉬合金等材料應(yīng)變率強(qiáng)化效應(yīng)非常明顯，構(gòu)件開裂傾向嚴(yán)重，成形件廢品率高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明首次提出一種錐形殼體銅件的細(xì)晶化制備方法，采用細(xì)晶化形變熱處理，使晶粒組織均勻性、性能一致性、應(yīng)力狀態(tài)等方面獲得明顯改善。

本發(fā)明是通過以下措施實(shí)現(xiàn)的：

一種錐形殼體銅件的細(xì)晶化制備方法，包括溫?cái)D壓塑性變形、第一次熱處理、冷擠壓塑性變形、第二次熱處理步驟；所述溫?cái)D壓塑性變形包括：將坯料在保護(hù)氣氛中進(jìn)行熱處理，保溫溫度400～600℃，保溫時(shí)間1～2h，再將保溫后的坯料放入模具內(nèi)進(jìn)行塑性變形，第一道次變形量80％以上。

上述冷擠壓塑性變形是在室溫下進(jìn)行塑性變形，變形量不大于40％。

上述第一次熱處理是在保護(hù)氣氛下加熱到270～480℃，保溫1～2h，再隨爐冷卻至室溫；第二次熱處理是放入真空熱處理爐中，在250～450℃條件下保溫時(shí)間0.5～1.5h。

上述溫?cái)D壓塑性變形，坯料表面和模具型腔內(nèi)表面涂布潤滑劑，所述潤滑劑為水基玻璃、石油磺酸鋇、油基納米石墨中的一種或幾種。在成形之前將潤滑油涂布在坯料、模具型腔表面，減少坯料與模具接觸面間的摩擦力，提高成形過程中金屬的流動(dòng)性，并減少錐形殼體件表面氧化程度。上述冷擠壓塑性變形，坯料表面和模具型腔內(nèi)表面涂布潤滑劑，所述潤滑劑為精沖油、蓖麻油、菜籽油、動(dòng)物油中一種或幾種。在成形之前涂布在坯料、模具型腔表面，減少坯料與模具接觸面間的摩擦力，提高成形過程中金屬的流動(dòng)性，并改善錐形殼體件的表面質(zhì)量。優(yōu)選采用蓖麻油和菜籽油，彈性變形，膜層薄、提高光潔度，且更易貼膜。

上述錐形殼體銅件的細(xì)晶化制備方法，包括以下步驟：

(1)原材料的制備：依據(jù)設(shè)計(jì)的錐形殼體銅件形狀結(jié)構(gòu)，計(jì)算得出原材料的體積，并依據(jù)塑性加工成形理論與近均勻塑性變形原理，選取合適的坯料尺寸，切取相應(yīng)的銅棒材長度，銅棒材的直徑為φ80～170mm；銅材料為純銅、青銅、黃銅、白銅等；

(2)溫?cái)D壓塑性變形：將步驟(1)所得的坯料放入氣氛保護(hù)爐中進(jìn)行熱處理，保溫溫度400～600℃，保溫時(shí)間1～2h，模具工裝系統(tǒng)的保溫溫度為400～600℃，保溫時(shí)間2～4h；再將保溫加熱的坯料放入模具工裝系統(tǒng)的擠壓模具模腔內(nèi)，在三向壓應(yīng)力和一定的變形速率作用下，大塑性變形成形出錐形殼體銅件，在成形過程中坯料表面和模具型腔內(nèi)表面涂布一層潤滑劑，錐形殼體件圓周壁厚差小于0.5mm、表面光潔度達(dá)到Ra3.2；提高了成形件表面質(zhì)量，獲得所需形狀、尺寸、表面質(zhì)量以及具有好的力學(xué)性能的構(gòu)件。