一种铜锌铝铁单晶合金材料制造技术

本发明专利技术公开了一种铜锌铝铁单晶合金材料，具有5‑50cm级别的超大晶粒结构，由多晶结构的铸态合金经800‑960℃的单一相区进行2‑105小时退火后获得，该铸态合金包括如下重量百分比的组分：铜62‑82％、锌6‑29％、铝5‑12％和铁2‑5％。本发明专利技术中合金成分存在本质差别，是铜锌铝铁四元合金，且铁元素是必不可少的合金元素。本发明专利技术的制备工艺极为简单，非常容易实现，具有非常好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种铜锌铝铁单晶合金材料
本专利技术属于金属单晶合金
，具体涉及一种铜锌铝铁单晶合金材料。
技术介绍
单晶合金通常具有比多晶合金更为优异的力学和功能特性，因此具有广阔的应用前景。通过传统的热处理工艺(熔炼、凝固、退火)获得的金属材料都是多晶结构，其块材单晶合金往往只能通过一些特殊的设备和工艺才能获得，比如定向凝固工艺(1、Otsuka，K.，Wayman，C.M.，Nakai，K.，Sakamoto，小时.&S小时imizu，K.Superelasticityeffectsandstress-inducedmartensitictransformationsinCu-Al-Nialloys.ActaMetall.24，207-226，1976；2、Saburi，T.，Inada，Y.，Nenno，S.&小时ori，N.Stress-inducedmartensitictransformationsinCu-Zn-AlandCu-Zn-Gaalloys.J.P小时ys.43，633-638，1982；3、Kato，小时.，Dutkiewicz，J.&Miura，S.Superelasticityands小时apememoryeffectinCu-23at.％Al-7at.％Mnalloysinglecrystals.ActaMetall.Mater.42，1359-1365，1994；4、Kato，小时.，Ozu，T.，小时as小时imoto，S.，Miura，S.Cyclicstress-strainresponseofsuperelasticCu-Al-Mnalloysinglecrystals.Mater.Sci.Eng.A.264，245-253，1999；5、T小时ereorientationoft小时e2小时martensitep小时aseinCu-Al-Mns小时apememorysinglecrystalalloy.Mater.Sci.Eng.A.481-482，526-531，2008)。一些情况下，也可以通过应变退火法(施加微量应变后再进行退火)，但是这些方法仅仅能获得一些形状简单材料(片材或线)(1、Goss，N.P.Newdevelopmentinelectricalstripsteelsc小时aracterizedbyfinegrainstructureapproac小时ingt小时epropertiesofasinglecrystal.Trans.ASM23，511-531，1934；2、小时ump小时reys，F.J.&小时at小时erly，M.inRecrystallizationandrelatedannealingp小时enomena(Elsevier，Oxford，ed.2，2004；3、Padil小时a，A.F.，Plant，R.L.&Rios，P.R.Annealingofcold-workedausteniticstainlesssteels.ISIJInt.43，135-143，2003；4、Ciulik，J.&Taleff，E.M.Dynamicabnormalgraingrowt小时：Anewmet小时odtoproducesinglecrystal.Scr.Mater.61，895-898，2009)，这样的制备单晶过程往往比较复杂，工艺繁琐，成本高，且不能获得块材的单晶材料，故不利于实际应用。日本的Omori等人发现一种铜铝锰三元合金材料，其成分范围为(质量比)7.8-8.8％的铝，7.2-14.3％的锰，余量为铜(1、Omori，T.etal.Abnormalgraingrowt小时inducedbycyclic小时eattreatment.Science341，1500-1502，2013；2、Kusama，T.，etal.Ultra-largesinglecrystalsbyabnormalgraingrowt小时.Nat.Comm.8，354-(1-9)，2017)。该种合金材料不需要经过宏观变形，通过数十次的热循环即可获得超大晶粒组织，其热循环过程为：首先铸态合金在高温900℃单一相区进行均质化热处理，然后将合金缓慢冷却(冷却速度为0.5℃/分钟～3.3℃/分钟)到500℃、740℃或760℃，然后在缓慢升温(升温速度为10℃/分钟)到900℃短时保温，按照上述工艺进行数十次循环热处理后淬火。但是上述循环热处理工艺不仅耗时而且工艺极为繁琐，对升降温速率要求非常严格，不利于实际的生产应用。到目前为止，金属单晶合金的应用并不多，主要是作为高温单晶合金，集中运用在航空航天等领域，这主要是因为金属单晶合金，尤其是块材单晶合金仅仅通过特殊设备和工艺材料才可获得，生产效率低且其成本昂贵。因此开发可通过简单工艺即可获得块材单晶的金属合金材料具有非常重要的理论意义和非常广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种铜锌铝铁单晶合金材料。本专利技术的技术方案如下：一种铜锌铝铁单晶合金材料，具有5-50cm级别的超大晶粒结构，由多晶结构的铸态合金经800-960℃的单一相区进行2-105小时退火后获得，该铸态合金包括如下重量百分比的组分：铜62-82％、锌6-29％、铝5-12％和铁2-5％；其中，铁与铝、锌结合形成体心立方β(FeAlZn)相，铜、锌和铝结合形成体心立方β(CuZnAl)相，该铸态合金具有体心立方β(CuZnAl)和体心立方β(FeAlZn)的相分离组织。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述铸态合金包括如下重量百分比的组分：铜62.5-81.5％、锌6.5-28.5％、铝5.5-11.5％和铁2.3-4.7％。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述铸态合金包括如下重量百分比的组分：铜63-81％、锌7-28％、铝6-11％和铁2.5-4.5％。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述铸态合金包括如下重量百分比的组分：铜63.5-80.5％、锌7.5-26.5％、铝6.5-10.5％和铁2.5-4％。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述铸态合金包括如下重量百分比的组分：铜64-80％、锌8-26％、铝6.5-10％和铁2.5-3.5％。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述铸态合金包括如下重量百分比的组分：铜64-78.5％、锌9-27％、铝6-9.5％和铁2.5-3％。在本专利技术的一个优选实施方案中，由多晶结构的铸态合金经800-950℃的单一相区进行2-100小时的退火后获得。本专利技术的有益效果是：1、现有技术中，Omori等人所报道的铜铝锰三元合金的成分为(质量比，下同)：7.8-8.8％的铝，7.2-14.3％的锰，余量为铜。本专利技术所报道的铜锌铝铁合金成分为：铜(65-80％)；锌(7～23％)；铝(7-12％)；铁(2-5％)。本专利技术中合金成分存在本质差别，是铜锌铝铁四元合金，且铁元素是必不可少的合金元素。2、现有技术中，Omori等人所报道的铜铝锰三元合金不会发生体心立方的相分离，因此不具备体心立方β(CuZnAl)和体心立方β(FeAlZn)的相分离组织。本专利技术中铜锌铝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜锌铝铁单晶合金材料，其特征在于：具有5‑50cm级别的超大晶粒结构，由多晶结构的铸态合金经800‑960℃以上的单一相区进行2‑105小时退火后获得，该铸态合金包括如下重量百分比的组分：铜62‑82％、锌6‑29％、铝5‑12％和铁2‑5％；其中，铁与铝、锌结合形成体心立方β(FeAlZn)相，铜、锌和铝结合形成体心立方β(CuZnAl)相，该铸态合金具有体心立方β(CuZnAl)和体心立方β(FeAlZn)的相分离组织。

【技术特征摘要】
1.一种铜锌铝铁单晶合金材料，其特征在于：具有5-50cm级别的超大晶粒结构，由多晶结构的铸态合金经800-960℃以上的单一相区进行2-105小时退火后获得，该铸态合金包括如下重量百分比的组分：铜62-82％、锌6-29％、铝5-12％和铁2-5％；其中，铁与铝、锌结合形成体心立方β(FeAlZn)相，铜、锌和铝结合形成体心立方β(CuZnAl)相，该铸态合金具有体心立方β(CuZnAl)和体心立方β(FeAlZn)的相分离组织。2.如权利要求1所述的一种铜锌铝铁单晶合金材料，其特征在于：所述铸态合金包括如下重量百分比的组分：铜62.5-81.5％、锌6.5-28.5％、铝5.5-11.5％和铁2.3-4.7％。3.如权利要求1所述的一种铜锌铝铁单晶合金材料，其特征在于：所述铸态合金包括如下重量百分比的组分：铜63...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨水源，张积勋，庆鑫宇，郭利鹏，王翠萍，刘兴军，张锦彬，黄艺雄，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建,35