專利名稱：一種Cu-Al合金顯微組織的細化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種Cu-Al合金顯微組織的細化工藝方法，屬于金屬材料熱加工領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
組織細化是提高銅合金性能最有效的途徑之一，組織細化工藝對銅合金的廣泛應(yīng) 用起著非常重要的作用。目前，細化銅合金組織的方法主要有添加合金元素法、快速凝固 法、形變處理、高壓熱處理和電脈沖孕育處理。采用添加合金元素的方法簡便易行，易于在 工業(yè)上推廣應(yīng)用，但會造成材料成本提高，以及材料化學(xué)組分和組織不均勻的偏析傾向增 大，同時對隨后的熱處理制度十分敏感。形變處理和快速凝固等技術(shù)是制得細組織的最有 希望投入實際應(yīng)用的手段，目前該技術(shù)還仍處于實驗室研究階段或小批量應(yīng)用階段。采用 高壓熱處理來細化銅合金組織，效果雖明顯，但僅適合小樣品。電脈沖一種是細化金屬凝固 組織、金屬快速再結(jié)晶的有效方法，引起相關(guān)研究者廣泛的興趣但該方法離工業(yè)應(yīng)用還存 在較大的距離。 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種成本低、工藝簡單、細化效果理想的細化 Cu-Al合金組織的工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能有效細化Cu-Al合金組織的方法，本發(fā)明是通過深冷 處理結(jié)合熱處理工藝來實現(xiàn)的，具體工藝路線如下。 (1)深冷處理工藝深冷處理具體工藝參數(shù)為加熱溫度為650 85(TC，保溫時 間為10 30min，浸入液氮中(-196。C )中停留5 10min。 (2)熱處理工藝熱處理工藝參數(shù)為加熱溫度為600 70(TC，保溫時間為1 3min，冷卻速度為5 40°C /min冷卻至室溫。 首先對冶煉完的Cu-Al合金樣品進行深冷處理，深冷處理為細化Cu-Al合金組織 的預(yù)處理，Cu-Al合金通過深冷處理可獲得較細的條狀組織，組織晶界面密度增大，同時組 織內(nèi)部產(chǎn)生高密度的位錯等缺陷，這些將為Cu-Al合金在隨后的熱處理過程中晶核的形核 提供更多的位置，經(jīng)適當控制熱處理參數(shù)(加熱溫度、保溫時間及冷卻速度)，就可使該材 料組織細化。隨后再對深冷處理后的Cu-Al合金樣品進行熱處理，熱處理的目的是使Cu-Al 合金獲得較細的組織，是由Cu-Al合金重新發(fā)生固體相變現(xiàn)象來是實現(xiàn)的，通過調(diào)節(jié)熱處 理參數(shù)來控制Cu-Al合金組織中形核及長大來實現(xiàn)組織細化。熱處理的加熱溫度應(yīng)略高于 相變點(約563°C )，保溫時間短些，冷卻速度在一定的范圍內(nèi)，最終使Cu-Al合金獲得的晶 粒不會因溫度的過高和時間的過長而長大。 本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明方法工藝簡單，易于操控，適合于工業(yè)化的推廣和使 用。采用該工藝方法，在不改變材料的原始成分基礎(chǔ)上，可使Cu-Al合金獲得的組織均勻細 小，有利于提高Cu-Al合金的綜合力學(xué)性能。


圖1為鑄造Cu-Al合金金相組織照片； 圖2采用實施例1冷處理后的Cu-Al合金金相組織照片；
圖3采用實施例1工藝處理后的Cu-Al合金金相組織照片；
圖4采用實施例2工藝處理后的Cu-Al合金金相組織照片；
具體實施例方式
通過以下具體的實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步描述。
實施例1 根據(jù)本發(fā)明所述的晶粒細化方法，對一種Cu-Al合金進行了晶粒細化處理，以無 氧銅(純度99. 99% )、鋁粉(純度99. 7% )和鉍粉(純度99. 9% )為原料，將Cu、Al和Bi 粉按照88 : 11.85 : 0. 15的比例(質(zhì)量分數(shù)，％)配料，放入真空爐中的坩堝內(nèi)，在溫度 1200 125(TC下進行熔化，當原料完全熔化后保溫10 15分鐘后，隨爐冷卻至室溫，得到 Cu-Al合金鑄錠。 將所得的Cu-Al合金樣品在箱式電阻爐中加熱到75(TC保溫15分鐘后浸入液氮 中(-196°C )停留5分鐘，再將經(jīng)深冷處理后的樣品在STA449C熱分析儀中進行熱處理，加 熱溫度為70(TC，保溫時間3min，冷卻速度為5°C /min冷卻至室溫。經(jīng)金相顯微鏡觀察發(fā) 現(xiàn)，處理前Cu-Al合金組織中晶粒粗大且不均勻，有些呈粗大的板片狀，應(yīng)用本工藝得到的 晶粒以顆粒狀存在，晶粒變得均勻細小，其粒狀晶粒尺寸約為12 20 i！ m，其晶粒尺寸較處 理前Cu-Al合金晶粒尺寸明顯細小。
實施例2 實驗材料制備與工藝過程與上述實施例1相同，唯熱處理參數(shù)不同，與實施例1相 比，本實施例采用的加熱溫度較低、保溫時間較短和的冷卻速度較快。其加熱溫度為600°C ， 保溫時間lmin，冷卻速度為30°C /min。經(jīng)金相顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，Cu-Al合金組織的細化效 果比較明顯，晶粒尺寸約為8 12ym，其晶粒尺寸較實施例1有所減小。
權(quán)利要求
一種Cu-Al合金晶粒細化的方法，該工藝方法包括深冷處理和熱處理兩部分，其特征在于所述的深冷處理，具體工藝參數(shù)為加熱溫度為650～850℃，保溫時間為10～30min，浸入液氮中(-196℃)中停留5～10min。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Cu-Al合金晶粒細化的方法，其特征在于所述熱處理，熱 處理工藝參數(shù)為加熱溫度為600 70(TC，保溫時間為1 3min，冷卻速度為5 40°C / min冷卻至室溫。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Cu-Al合金晶粒細化的方法，其特征在于該工藝適用于 Al含量10 14Wt% (質(zhì)量分數(shù))的Cu-Al合金。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種Cu-Al合金組織的細化工藝方法，適用于Al含量為10～14Wt％(質(zhì)量分數(shù))的Cu-Al合金。其特征是先對經(jīng)過澆注的Cu-Al合金鑄錠一次深冷處理，然后再進行熱處理，通過控制深冷處理和熱處理工藝參數(shù)可使鑄態(tài)Cu-Al合金組織細化，從而達到提高該材料綜合力學(xué)性能的目的。
文檔編號C22F1/08GK101717903SQ200910227868
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者劉建華, 張瑞軍, 諶巖 申請人:燕山大學(xué)