[发明专利]一种有色金属材料的强韧化方法

说明书

本发明公开了一种有色金属材料的强韧化方法，针对有色金属材料传统热处理工艺存在易氧化、晶粒粗大、强度和塑性提高程度有限、能耗大等问题，本发明提出采用电脉冲对有色金属材料进行快速固溶处理，然后一次成形，再对一次成形的合金进行时效处理，对时效处理的合金进行二次成形，最后对二次成形的材料进行电脉冲诱发再结晶处理，利用电脉冲快速细化基体晶粒和析出相阻碍晶粒长大的特点，以获得基体晶粒细小、均匀以及强化相弥散分布的组织，通过细晶和析出相的协同强韧化作用，制备高强高韧有色金属材料。与传统热处理工艺相比，本发明工艺制备的有色金属材料的强度和断后伸长率分别提高10％以上和20％以上。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种有色金属材料的强韧化方法。

背景技术

有色金属材料具有良好的力学、电学、磁学、导热散热等众多性能，广泛应用于国民经济建设和国防军工建设的各个领域，是重要的工业基础原材料。随着现代工业的快速发展，特别是航空、航天、新能源、先进武器装备等高新技术领域日新月异的发展，对铜合金、铝合金、镁合金、钛合金、镍基合金等有色金属的使用性能和加工性能提出越来越高的要求。同时提高合金的强度和塑性，实现其强韧化是解决上述问题的有效途径，也是有色金属领域的研究热点和难点。细晶强化和析出强化方法是提高合金的重要手段。以细晶强化为例，比如在熔铸过程中采用变质处理可细化有色金属材料铸态组织，采用快速凝固法可制备出晶粒细小的合金，采用等通道挤压、大比率挤压、累积轧制等大塑性变形技术实现细晶强化等。通过晶粒细化处理可以同时提高有色金属材料的强度和塑性，但是晶粒细化对提高合金强度的程度有限，因此，获得更高强度的有色金属材料需要通过适当热处理在合金中形成大量弥散分布细小的强化相粒子实现。

目前，可热处理强化有色金属材料基本采用形变热处理工艺制备，即“固溶→加工→时效”工艺，其中固溶处理是在较高温度下进行较长时间退火，存在如下问题：1)加热温度高(0.9T_s以上，T_s为合金的熔点)、保温时间长(视炉内批量的大小而定，一般数小时)，能耗大；2)热处理过程中容易形成表面氧化层，后续工艺难以去除，影响产品质量；3)容易引发晶粒异常长大，导致合金内部晶粒粗大和尺寸分布不均匀，严重损害了合金的力学性能；4)处理工艺要求苛刻，容易产生材料内部温度不均、局部过烧，导致固溶处理后合金组织和性能均匀性、一致性和稳定性差。另外，固溶处理后的合金经过塑性加工成形和时效处理，其中时效温度一般低于再结晶温度，虽然可在合金中析出强化相提高其强度，但是固溶处理产生晶粒粗大、尺寸分布不均匀的现象仍然存在，制备的合金塑性较差。因此，如何克服有色金属材料传统热处理工艺的不足，开发一种兼顾合金基体组织细化和析出相强化作用的新型强韧化处理工艺对制备高强度高韧有色金属材料就显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术中有色金属材料热处理工艺的上述不足，本发明的目的在于提供一种基于“时效-加工-电脉冲处理”组合的有色金属材料的强韧化方法，

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一种有色金属材料的强韧化方法，包括如下步骤：

步骤一 电脉冲固溶处理

对有色金属试样进行电脉冲固溶处理，所述电脉冲固溶处理的最高温度为(0.9Ts-200)～(0.9Ts-50)℃，电脉冲固溶处理的时间10～60s；

步骤二 一次成形

对步骤一中经电脉冲固溶处理的有色金属试样进行一次成形；所述一次成形选自挤压、轧制、拉拔、锻造中的至少一种；

步骤三 时效处理

对步骤二中经一次成形处理的有色金属试样进行时效处理；

步骤四 二次成形

对步骤三中经时效处理的有色金属试样进行二次成形；成述二次成形选自轧制、拉拔中的至少一种；