[發明專利]一種低層錯能銅合金板帶材制備方法

有效

• 申請號: 202011530030.5
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112575218B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 趙宇宏;顧濤;侯華;武立;施宇聰;張帥鑫;冀宇
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: C22C9/01
• 分類號: C22C9/01;C22F1/08;C22F1/02;B21J5/02;C22C1/02
• 代理公司: 太原高欣科創專利代理事務所(普通合伙) 14109
• 代理人: 崔雪花;冷錦超

本發明提出一種低層錯能銅合金板帶材制備方法，屬于有色金屬薄帶材的成型加工領域；所述方法包括步驟：按照一定質量比配制含有Cu、Al、Ni成分的原料、熔煉獲得熔體、經熱軋制成鍛坯試樣、多向鍛造、再結晶退火、快速變形、退火處理；經過上述方法獲得納米級Ni₃Al和NiAl沉淀強化相以及寬度為3?5nm納米級孿晶，強化基體；通過上述的一系列措施，最終獲得高強度、高硬度的Cu?Al?Ni合金帶材產品。

技術領域

本發明屬于有色金屬薄帶材的成型加工領域，涉及一種高性能銅合金板帶加工方法，具體為一種低層錯能銅合金板帶材制備方法。

背景技術

鋁青銅合金具有優良的物理、機械性能及耐磨和耐腐蝕性等性能，已被廣泛應用于制造高應力工作條件下的耐磨零部件。近年來隨著我國經濟迅猛發展發展，尤其是軌道交通和航空航天領域的迅速發展，使得行業對于鋁青銅的性能要求也不斷提高，需要合金具有更高的強度（抗拉強度＞600MPa）硬度（硬度＞200HV）以及耐磨性能，常規的熱處理工藝已經無法滿足日益增長的性能需求。

鋁青銅本身由于較低的層錯能，目通過大塑性變形，例如：多向鍛造和霍普金森的方式，可以引入大量納米尺寸的晶粒和孿晶，當材料晶粒細化至納米晶尺寸時，可以有效提高綜合合金的機械性能。不僅如此，由于孿晶本身的特殊性，使得其不僅可以有效地阻礙位錯運動，還有更低的電阻率，如果能引入大量納米孿晶和晶粒，就能制得兼具強度與導電性能的材料。鋁青銅作為一種二元合金，本身不存在析出強化。在此基礎上，通過合理地成分設計，添加某些元素，在合金基體中形成彌散的硬質析出相，利用析出相的釘扎作用，有望獲得獲得晶粒更細，孿晶厚度更薄的鋁青銅，這將大大提高鋁青銅的綜合物理性能。

發明內容

本發明克服了現有技術的不足，提出一種低層錯能銅合金板帶材制備方法，以提高鋁青銅合金的性能。

為了達到上述目的，本發明是通過如下技術方案實現的。

一種低層錯能銅合金板帶材制備方法，包括以下步驟：

1）按照質量比Cu:Al:Ni=89-90:7-8:2.9-3.1配比進行配料。

2）將配比好的原料進行熔煉得到Cu-Al-Ni合金熔體；對Cu-Al-Ni合金熔體進行鑄造鑄錠并經退火制成試樣。

3）對所述的試樣進行多向鍛造，即按照Z軸-Y軸-X軸的順序進行多道次多向模鍛。

4）將多向鍛造后的試樣進行再結晶退火處理，再結晶退火溫度為650-750℃，再結晶退火后平均晶粒尺寸為2-5μm。

5）將經過再結晶退火的試樣在20-35min冷卻，之后進行快速變形，變形速率為10³/s，變形量為90-98%。

6）將經過快速變形的試樣進行退火處理，得到Cu-Al-Ni合金板帶。

優選的，步驟3中，每一道次的工程應變ε=1.2。

優選的，步驟4中是將多向鍛造后的試樣置于真空退火爐內進行再結晶退火處理，真空退火爐的真空度為10^-1Pa。再結晶退火的時間是30-50min，退火溫度為700℃。

優選的，步驟1中，按照質量比Cu:Al:Ni=89.43:7.51:3.06配比合金成分進行合金配料。

優選的，步驟5中采用霍普金森桿對試樣進行快速變形。

更優的，變形量為94%。

優選的，步驟2中，將配比好的合金進行真空感應熔煉，真空度為10^-2Pa。

更優的，所述的真空感應熔煉具體步驟為：先加入電解Cu，熔煉溫度1300℃，然后依次加入純鎳、純鋁，充分熔煉攪拌，獲得Cu-Al-Ni合金熔體。