[发明专利]一种铍青铜合金的形变强化和时效强化工艺方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种铍青铜合金的形变强化和时效强化工艺方法，特指利用多道次、多轴向压缩变形和人工时效处理来提高铜合金强度的方法。属于铜合金加工技术领域。

背景技术

析出硬化型铜合金是一种具有较高强度、良好耐磨性的高性能功能材料，也是一种具有高强高韧、又可承受较大载荷的结构材料，在航天航空、交通运输和电工电子等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。铍青铜是一种典型的析出硬化型合金，在所有的铍合金中是用途最广的一种，其用量在当今世界已超过铍消费总量的70％。但铍是一种有毒元素，容易引起工业污染，因此降低铍的含量势在必行，这也导致低铍铜合金的用量逐渐增多。与高铍铜合金相比，低铍铜合金的强度偏低，在降低铍含量的同时保持其良好的强度性能成为亟待解决的问题。提高析出硬化型铜合金的强度通常可采用添加合金元素和形变热处理两种方法，由于在铜中产生析出硬化作用的合金元素多为稀有贵重金属，导致在制备或回收高强铜合金时存在成本高的问题，通过形变热处理来进行晶界强化和时效强化铜合金越来越受到关注。如何充分发挥晶界强化与时效强化作用，简化制备工艺、经济高效的制备出析出硬化型高强铜合金成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种通过多道次、多轴向压缩变形和时效处理提高铍青铜合金强度的形变强化和时效强化工艺方法。

本发明一种铍青铜合金的形变强化和时效强化工艺方法，包括下述步骤：

第一步：固溶处理

将铍青铜合金铸锭或热变形后的材料切割成矩形块状，加热到800～980℃，保温0.5～10小时，出炉水淬，进行固溶处理；

第二步：压缩变形

将第一步所得矩形试件在室温下分别沿矩形块的X轴、Y轴、Z轴三个方向依次进行多道次、多轴向压缩变形，每道次真应变量控制在0.2～0.6，应变速率控制在10^-4～10¹s^-1，直至累积真应变量大于等于1.2；

第三步：时效处理

将第二步所得矩形试件加热到300～450℃，保温10～107秒后水淬，进行时效处理，即制得硬度达423HV的高强度铍青铜合金。

本发明一种铍青铜合金的形变强化和时效强化工艺方法中，所述固溶处理温度为850～950℃；保温时间为0.5～5小时。

本发明一种铍青铜合金的形变强化和时效强化工艺方法中，所述每道次真应变量控制在0.3～0.5，应变速率控制在10^-3～10^-1s^-1。

本发明一种铍青铜合金的形变强化和时效强化工艺方法中，所述时效处理温度为300～400℃，保温时间为10²～10⁵秒。

本发明一种铍青铜合金的形变强化和时效强化工艺方法中，所述时效处理温度为300～350℃，保温时间为10²～10⁴秒。

本发明的优点和积极效果简述于下：

本发明采用铍青铜合金铸锭或热变形后的材料为原料，将其切割成矩形块状，进行固溶处理后，在室温分别沿矩形块的X轴、Y轴、Z轴三个方向进行多道次、多轴向压缩变形，可使铍青铜合金组织内产生高密度变形带和高角度晶界，随后的低温时效处理可充分将固溶于基体中的合金元素析出，充分发挥合金元素的析出硬化作用，极大的提高铜合金的强度。具有以下优点：

(1)反复多向压缩变形时单道次变形量低，可累积大应变而不引起材料损伤；可使组织内产生高密度变形带和高角度晶界，极大的提高了材料的硬度。

(2)采用本发明，制备出了硬度达423HV的高强度铍青铜合金，特别是制备出了硬度达302HV的高强度低铍铜合金。

(3)加工工艺、设备要求简单，加工成本低，适合规模化生产；对于铍青铜等对人体有害的合金可实现自动化生产，具有良好的工业应用前景。

综上所述，本发明可有效解决现有技术在制备析出硬化型高强度铜合金时存在的成本高、形变热处理工艺难控制的问题，特别是解决了部分铜合金强度偏低的问题，有良好的工业应用前景。

附图说明

附图1为本发明沿矩形块的X轴、Y轴、Z轴三个方向进行多道次、多轴向压缩变形的原理示意图。

附图2(a)为本发明实施例1的试件固溶处理后的金相组织。

附图2(b)为本发明实施例1的试件累积真应变量达2.4后，经320℃保温3.6×10³秒时效处理后的金相组织。