[發明專利]一種具有竹節和硬核梯度結構的銅合金棒材的制備方法

有效

• 申請號: 201911232847.1
• 申請日: 2019-12-05
• 公開（公告）號: CN112921256B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 曹陽;袁昭;臧鈺;趙永好;周浩;聶金鳳;李玉勝
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C22F1/08
• 分類號: C22F1/08
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 張玲

1.一種具有竹節和硬核梯度結構的銅合金棒材的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟（1）：旋轉鍛造：采用棒材為原材料，進行旋轉鍛造，得到具有硬核梯度結構的棒材；

步驟（2）：縱向表面機械碾磨：通過縱向表面機械碾磨對步驟（1）得到的硬核梯度結構的棒材進行碾磨，得到具有均勻的表面納米晶層的棒材；所述步驟（2）的縱向表面機械碾磨具體為：將棒材固定，以軸向為旋轉軸，旋轉棒材，同時對棒材進行表面機械碾磨處理，壓頭壓力方向與棒材徑向平行，且壓頭沿著棒材軸向往返移動，使得滾珠在棒材表面滾動，從而在棒材表面產生厚度均勻的納米晶層，實現棒材的表面納米化；

步驟（3）：橫向表面機械碾磨：對步驟（2）得到的具有均勻的表面納米晶層的棒材進行橫向表面機械碾磨，在棒材表面得到多個厚度為表面納米晶層厚度1.5-3倍的多個環狀納米晶層，即竹節，從而得到具有竹節和硬核梯度結構的銅合金棒材；所述步驟（3）橫向表面機械碾磨具體為：棒材和表面機械碾磨壓頭的相對位置保持不變，提高棒材旋轉速度，同時加大壓頭壓力，壓頭沿棒材軸向在一段范圍內運動，產生竹節，竹節區域納米晶層厚度為周圍均勻區納米層厚度的1.5~3倍；壓頭沿軸向移動一段距離，重復以上步驟，直至竹節在棒材表面均勻分布；

所述縱向表面機械碾磨和橫向表面機械碾磨均為采用帶有滾珠的壓頭，對棒材表面進行碾磨處理。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（1）中具有硬核梯度結構的棒材的中心位錯密度為3×10¹⁴~3×10¹⁵ ，位錯密度從中心到表面逐漸下降。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（2）中的均勻的表面納米晶層的厚度不低于50μm。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述每個竹節寬度在1~10mm之間，竹節區域納米晶厚度為周圍均勻納米晶層厚度的1.5~3倍，竹節與竹節之間的距離在5~30mm之間。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（1）的旋轉鍛造具體為：取直徑為15mm~40mm的棒材，進行旋鍛處理，處理后棒材直徑為原材料直徑的70~90%，得到具有硬核梯度結構的銅合金棒材。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述棒材旋轉的轉速為1~3RPM，所述壓頭沿棒材軸向往返移動的速度為5~20m/s，所述表面納米晶層的厚度為50~150μm。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述棒材的旋轉速度為4~10RPM，所述壓頭沿棒材軸向在1~10mm內運動，所述壓頭沿軸向移動5~30mm。