[發明專利]一種機械振動處理制備高性能鈹銅合金的方法及高性能鈹銅合金

有效

• 申請號: 202110275082.0
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113046588B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 陳樂平;方森鵬;周全;徐勇;周水軍;袁源平
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學;新余市長城銅產品開發有限公司
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C9/00;C22F1/08;B22D27/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 崔玥

本發明提供了一種機械振動處理制備高性能鈹銅合金的方法及高性能鈹銅合金，屬于金屬材料加工領域，包括如下步驟：(1)將合金原料進行熔煉，得到熔體；(2)將所述步驟(1)得到的熔體澆鑄到處于機械振動的模具中，并保持機械振動至熔體完全凝固，得到鈹銅合金鑄錠；所述機械振動的幅度為1～4mm，機械振動的頻率為25～75Hz；(3)將所述步驟(2)得到的鈹銅合金鑄錠依次進行固溶處理和分級時效處理，得到高性能鈹銅合金；所述固溶處理的溫度為920～950℃，固溶處理的時間為0.8～1.2h。本發明提供的方法不僅工藝簡單、生產成本低廉、對熔煉設備要求較低，而且該方法制備得到的鈹銅合金力學性能優異且導電性高。

技術領域

本發明涉及金屬材料加工領域，具體涉及一種機械振動處理制備高性能鈹銅合金的方法及高性能鈹銅合金。

背景技術

鈹銅合金是以鈹為主加元素的銅基合金材料，其加工方法可鍛、可鑄，鈹銅合金經淬火時效處理后具有高的強度、硬度和彈性極限，并且穩定性好，具有耐蝕、耐磨、耐疲勞、導電導熱性好、受到沖擊時不會產生火花等一系列優點，其綜合性能居銅合金之首。然而，鈹銅合金雖具有許多優良的性能，但其工序復雜，且在鑄造情況下容易出現較多氣孔、晶粒粗大且組織不均勻等嚴重問題，導致鑄錠成品率低，性能難以獲得較大提升，而且生產成本高。

目前，獲得高性能鈹銅合金材料的制備方法主要有合金化法、復合材料法和快速凝固法等。而機械振動作為一種簡便有效的提高合金性能的方法，常用于鋁合金、鎂合金的制備，但是目前還鮮有采用該工藝制備可批量生產的高性能銅合金。這是由于機械振動能夠使合金凝固時枝晶破碎、增加液相形核數量，容易使鈹銅合金中作為第二相的形成元素鈹隨之形核析出，而鈹銅合金主要是依靠時效熱處理過程中鈹的析出強化提高鈹銅合金性能的，如果較多的鈹元素過早地形成析出相容易使鈹銅合金在后續熱處理過程中晶粒粗化導致鈹銅合金性能降低；而且即使可以通過固溶處理使得鑄錠中的析出相重新溶解，但是固溶時間較長，不僅使得生產成本增加，而且較長時間的固溶處理也容易導致銅基體晶粒長大而粗化，從而難以有效提高鈹銅合金的性能。經對現有技術的文獻檢索發現，雖然公開號為“CN102181744A”的發明專利公開了一種高性能鈹銅合金及其制備方法，在澆鑄時經振動金屬型在鑄造裝置內成型，但是并未記載如何設置機械振動參數來獲得高性能鈹銅合金，而且后續仍需經過至少5h的長時間固溶處理，生產成本高。

因此，將機械振動應用于制備高性能鈹銅合金，開發一種既簡便有效、安全快速又能批量生產高性能鈹銅合金的制備方法具有重大意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種機械振動處理制備高性能鈹銅合金的方法及高性能鈹銅合金，該方法不僅工藝簡單、生產成本低廉、對熔煉設備要求較低，而且該方法制備得到的鈹銅合金力學性能優異且導電性高。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種機械振動處理制備高性能鈹銅合金的方法，包括如下步驟：

(1)將合金原料進行熔煉，得到熔體；

(2)將所述步驟(1)得到的熔體澆鑄到處于機械振動的模具中，并保持機械振動至熔體完全凝固，得到鈹銅合金鑄錠；所述機械振動的幅度為1～4mm，機械振動的頻率為25～75Hz；

(3)將所述步驟(2)得到的鈹銅合金鑄錠依次進行固溶處理和分級時效處理，得到高性能鈹銅合金；所述固溶處理的溫度為920～950℃，固溶處理的時間為0.8～1.2h。

優選的，所述步驟(1)中的合金原料，按質量百分數計，包括0.6～1.2％的純鈷片、1.5～2.0％的純鎳絲、11.6％～20.3％的鈹銅中間合金和余量的電解銅。

優選的，所述鈹銅中間合金為Cu-3.8Be中間合金。

優選的，所述步驟(1)中熔煉的溫度為1300～1350℃，熔煉的時間為60～90s。