一種銅鋅合金的表面強(qiáng)化處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種銅鋅合金的表面強(qiáng)化處理方法，屬于金屬材料的加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]銅和銅合金因具有優(yōu)秀的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、觀賞性、耐蝕性和良好的機(jī)械性能等優(yōu)點(diǎn)而大規(guī)模應(yīng)用于信息通訊、機(jī)械制造、電氣、電子、建筑、化工、能源、國防工業(yè)等現(xiàn)代工程技術(shù)領(lǐng)域。各種電子產(chǎn)品、家用電器、工業(yè)設(shè)施等都離不開銅和銅合金產(chǎn)品，它們已經(jīng)是生產(chǎn)及生活中不可替代的重要工程材料。
[0003]銅鋅合金有良好的力學(xué)性能、工藝性能和耐蝕性，有的還有較高的導(dǎo)電性及切削加工性能，是銅合金中用途最廣泛的材料。隨著工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的加工方法已經(jīng)逐漸難以滿足對高性能材料的需求，對銅鋅合金的強(qiáng)度和塑性也提出了更高的指標(biāo)。目前常用大塑性變形方法如等徑角擠壓、高壓扭轉(zhuǎn)、疊乳等來制備超細(xì)晶粒金屬材料，通過大幅細(xì)化晶粒尺寸，形成大量晶界有效地阻礙位錯運(yùn)動，使得強(qiáng)度可以得到極大提高，但塊體超細(xì)晶材料室溫拉伸塑性卻很低。高強(qiáng)度和高塑性成為一對相矛盾的特性，目前的制備方法通常在一定程度上以犧牲塑性或強(qiáng)度的方式來提高其部分力學(xué)性能，而無法真正達(dá)到二者的優(yōu)化結(jié)合。
[0004]表面納米化通過采用非平衡處理方法來增加多晶材料表面的自由能，從而使表面晶粒尺寸逐漸減小，在外加載荷的重復(fù)作用下，經(jīng)過不同方向的強(qiáng)烈塑性變形，材料表面的粗晶組織逐漸細(xì)化，最終達(dá)到納米量級。表面納米化后材料的晶粒尺寸沿著厚度方向逐漸增大，材料的外形尺寸基本保持不變，而且表面納米層與基體之間不存在明顯的界面，不會出現(xiàn)界面污染和剝離等現(xiàn)象，為納米技術(shù)和常規(guī)材料相結(jié)合提供了更優(yōu)的途徑。
[0005]本發(fā)明利用高能球磨機(jī)對銅鋅合金板材進(jìn)行表面納米化處理，制備表面具有納米-超細(xì)晶粒的梯度結(jié)構(gòu)材料，表層具有極高的強(qiáng)度、硬度，而芯部仍保留較高的塑性，晶粒的梯度變化使得采用該方法處理的銅鋅合金具有極優(yōu)異的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種銅鋅合金的表面強(qiáng)化處理方法，改變銅鋅合金板材表面層為穩(wěn)定的超細(xì)晶的梯度材料，從而制備出綜合力學(xué)性能優(yōu)異的梯度銅鋅合金的方法，該方法加工工藝簡單，具體包括以下步驟:
(1)將銅鋅合金板材于800~850°C的溫度下退火1~2小時；
(2)將步驟(I)所得板材進(jìn)行表面拋光，隨即對拋光后的銅鋅合金板材在真空或液氮環(huán)境下進(jìn)行表面納米化處理，得到高強(qiáng)度和高塑性的銅鋅合金。
[0007]本發(fā)明步驟(2)中所述在真空環(huán)境下處理時，處理溫度為室溫。
[0008]本發(fā)明步驟(2)中所述表面納米化處理過程使用高能球磨機(jī)完成，試驗頻率為20~50Hz，鋼球為100-200顆，直徑8~10_，處理時間5~30min。
[0009]本發(fā)明的有益效果是: 本發(fā)明所述表面強(qiáng)化處理方式通過對銅鋅合金表面進(jìn)行高應(yīng)變速率撞擊，使得表面晶粒逐步細(xì)化形成梯度晶粒結(jié)構(gòu)，在變形過程中表面細(xì)晶粒層與粗晶基體相互協(xié)調(diào)，多種機(jī)制相互配合，有效避免了結(jié)構(gòu)特征尺寸突變引起的性能突變，從而使銅鋅合金板強(qiáng)度和塑性同時得到提高，其屈服強(qiáng)度提升2倍以上且能保持很好的延伸率，處理方式簡單，易于實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，設(shè)備資金投入比較少，維護(hù)方便，拓寬了銅鋅合金的應(yīng)用范圍。
【附圖說明】
[0010]圖1是實施例1~4制備得到的銅鋅合金板材與退火態(tài)板材的室溫拉伸曲線比較。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于所述內(nèi)容。
[0012]實施例1
(1)將銅鋅合金板材于800°c的溫度下退火2小時；
(2)將步驟(I)所得板材進(jìn)行表面拋光，對拋光后的銅鋅合金板材(質(zhì)量百分比為30%，板材的厚度為2mm)在液氮環(huán)境下進(jìn)行表面納米化處理，試驗頻率為50Hz，鋼球為100，直徑8_，處理時間5min。
[0013]制備的表面納米化銅鋅板材具有較高的強(qiáng)度和良好的塑性，屈服強(qiáng)度可達(dá)230Mpa,均勻延伸率達(dá)到36%。
[0014]實施例2
(1)將銅鋅合金板材于850°C的溫度下退火I小時；
(2)將步驟(I)所得板材進(jìn)行表面拋光，對拋光后的銅鋅合金板材(質(zhì)量百分比為30%，板材的厚度為2mm)在液氮環(huán)境下進(jìn)行表面納米化處理，試驗頻率為20Hz，鋼球為100，直徑10_，處理時間15min。
[0015]制備的表面納米化銅鋅板材具有很高的強(qiáng)度和較好的塑性，屈服強(qiáng)度可達(dá)265Mpa,均勻延伸率達(dá)到30%。
[0016]實施例3
(1)將銅鋅合金板材于825°C的溫度下退火1.5小時；
(2)將步驟(I)所得板材進(jìn)行表面拋光，對拋光后的銅鋅合金板材(質(zhì)量百分比為30%，板材的厚度為2mm)在真空環(huán)境下進(jìn)行表面納米化處理，試驗頻率為25Hz，鋼球為180，直徑9_，處理時間20min。
[0017]制備的表面納米化銅鋅板材具有很高的強(qiáng)度和良好的塑性，屈服強(qiáng)度可達(dá)335Mpa,均勻延伸率達(dá)到24%。
[0018]實施例4
(I)將銅鋅合金板材于800°C的溫度下退火I小時；
(2 )將步驟(I)所得板材進(jìn)行表面拋光，對拋光后的銅鋅合金板材在真空環(huán)境下進(jìn)行表面納米化處理，試驗頻率為35Hz，鋼球為200，直徑8mm，處理時間30min。
[0019]制備的表面納米化銅鋅板材具有很高的強(qiáng)度和良好的塑性，屈服強(qiáng)度可達(dá) 350Mpa,均勻延伸率達(dá)到23%。
【主權(quán)項】
1.一種銅鋅合金的表面強(qiáng)化處理方法，其特征在于，具體包括以下步驟: (1)將銅鋅合金板材于800~850°C的溫度下退火1~2小時； (2)將步驟(I)所得板材進(jìn)行表面拋光，隨即對拋光后的銅鋅合金板材在真空或液氮環(huán)境下進(jìn)行表面納米化處理，得到高強(qiáng)度和高塑性的銅鋅合金板。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述銅鋅合金的表面強(qiáng)化處理方法，其特征在于:所述銅鋅合金中鋅的質(zhì)量百分比為30%，銅鋅合金板材的厚度為2mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述銅鋅合金的表面強(qiáng)化處理方法，其特征在于:步驟(2)中所述表面納米化處理過程使用高能球磨機(jī)完成，試驗頻率為20~50Hz，鋼球為100-200顆，直徑8~10mm，處理時間 5~30mino
【專利摘要】本發(fā)明公開一種銅鋅合金的表面強(qiáng)化處理方法，屬于金屬材料加工技術(shù)領(lǐng)域；本發(fā)明將銅鋅合金板材于800~850℃的溫度下退火1~2小時，在真空環(huán)境或液氮環(huán)境利用高能球磨機(jī)對退火后的銅鋅合金板材進(jìn)行表面納米化處理，用100~200顆直徑8~10mm的鋼球撞擊變形，頻率20~50Hz，時間5~30min，從而制得高強(qiáng)度高塑性并具有良好穩(wěn)定的梯度納米銅鋅合金材料；本發(fā)明所述方法制備過程簡單，可獲得強(qiáng)度為傳統(tǒng)退火銅鋅合金2倍以上且能保持良好塑性的板材；本發(fā)明制備的高強(qiáng)度高塑性銅鋅合金板材料在迅速發(fā)展的電子通信、航空航天、武器裝備等行業(yè)有很大的應(yīng)用空間。
【IPC分類】C22F1/08
【公開號】CN105063524
【申請?zhí)枴緾N201510458885
【發(fā)明人】朱心昆, 殷喆
【申請人】昆明理工大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月31日