[發明專利]一種改善鋁青銅微觀組織和性能的復合深冷處理方法

在審

• 申請號: 201710115218.5
• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN106967937A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 劉光磊;馬倩;張令瑜;李茂軍;葛俊杰;倪凱;司乃潮
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C22F1/08
• 分類號: C22F1/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于金屬材料加工處理技術領域，具體涉及一種改善鋁青銅微觀組織和性能的復合深冷處理方法。

背景技術

鋁青銅是機械工業領域中廣泛應用的重要結構材料，主要由銅、鋁元素構成的是二元鋁青銅，其優良特性有：（1）蠕變極限高，廣泛用于制造各種彈性元件；（2）抗蝕性好，可用來制造耐腐蝕零件，如螺旋槳、閥門等；（3）在沖擊作用下不產生火花，用來制造無火花工具材料；（4）具有優良的導熱系數和穩定的剛度，已成為一種新型模具材料；（5）具有良好的形狀記憶效應，己作為形狀記憶合金得到發展和應用。另外，鋁青銅價格相對便宜，可以作為一些昂貴金屬材料的部分替代品，如替代錫青銅、不銹鋼、鎳基合金等。目前，鋁青銅己被廣泛應用于機械制造、交通運輸、船舶海洋、冶金、家電、建筑等領域中，在民用和軍用中均起著十分重要的作用。

隨著科技的進步和人們生活需求的不斷提高，為了拓展鋁青銅的應用，對其性能的要求也是越來越高。許多傳統的方法，如合金化、熱處理、精煉變質等方法，已經不能滿足發展需求。近年來，深冷處理作為常規熱處理的一種延伸，倍受人們的關注。深冷處理又稱超低溫處理，指以液氮為冷卻介質，對材料在-130℃以下進行處理的一種工藝方法。深冷處理配合其他適當的熱處理工藝不僅可以顯著提高黑色金屬、有色金屬等材料的力學性能和使用壽命，還能改善組織均勻性、消除殘余應力、穩定尺寸，且具有操作簡單、不破壞工件、無污染、低成本等優勢，其經濟效益和市場前景非常可觀。

基于此，本發明開發出一種改善鋁青銅微觀組織和性能的復合深冷處理方法。

發明內容

本發明是為了改善鋁青銅的微觀組織和性能，提供了一種鋁青銅的復合深冷處理工藝方法，按照下述步驟進行：

步驟（1）：將鋁青銅合金進行固溶處理，工藝參數為：固溶溫度870~930℃，保溫時間1小時，然后進行室溫（即20~25℃，下同）水淬；

步驟（2）：固溶處理后進行時效處理，工藝參數為：時效溫度330~370℃，保溫時間1小時，隨后置于空氣中恢復至室溫；

其中步驟（1）和（2）的固溶處理和時效處理需在控溫精度為±5℃的熱處理爐中進行，下同。

步驟（3）：時效處理后進行深冷處理，工藝參數為：將鋁青銅合金直接浸入液氮中（即-196℃，下同），浸入時間1~3小時，隨后置于空氣中恢復至室溫即可獲得復合深冷處理強化的鋁青銅合金。

其中步驟（3）的深冷處理需在可以裝盛液氮的深冷處理容器中進行，下同。

本發明所述的一種改善微觀組織和性能的鋁青銅合金，其化學成分按質量百分比計算，Al為9～11%、Ni為3～5%、Fe為2～4%、Mn為1～3%、不可避免雜質（如Si、C、Pb等）總量<1.5%、余量為Cu。

上述一種鋁青銅的復合深冷處理工藝方法，優選按照下述步驟進行：

步驟（1）：將上述的鋁青銅合金進行固溶處理，工藝參數為：固溶溫度900℃，保溫時間1小時，然后進行室溫水淬；

步驟（2）：固溶處理后進行時效處理，工藝參數為：時效溫度350℃，保溫時間1小時，隨后置于空氣中恢復至室溫；

其中步驟（1）和（2）的固溶處理和時效處理需在控溫精度為±5℃的熱處理爐中進行。

步驟（3）：時效處理后進行深冷處理，工藝參數為：將鋁青銅合金直接浸入液氮中，浸入時間2小時，隨后置于空氣中恢復至室溫即可獲得復合深冷處理強化的鋁青銅合金。

其中步驟（3）的深冷處理需在可以裝盛液氮的深冷處理容器中進行。

上述的一種改善微觀組織和性能的鋁青銅合金，所述的鋁青銅合金化學成分優選為：按質量百分比計算，Al為10%、Ni為4%、Fe為3%、Mn為2%、不可避免雜質（如Si、C、Pb等）總量<1.0%、余量為Cu。

有益效果：

本發明通過將深冷處理與傳統的固溶、時效處理工藝相結合，可以起到細化晶粒、促進第二相細化且均勻析出的作用，使鋁青銅合金的微觀組織和性能得到了極大的改善和提升。而且在生產過程中只需增加價格低廉的深冷處理容器，技術工藝改造成本較低，其實際應用價值極高。

附圖說明

圖1 固溶時效處理后進行1小時深冷處理的鋁青銅微觀組織照片；

圖2 固溶時效處理后進行3小時深冷處理的鋁青銅微觀組織照片；

圖3 固溶時效處理后進行2小時深冷處理的鋁青銅微觀組織照片；

圖4 鋁青銅的微觀組織照片；