一种超高强弹性铜合金铸锭均匀化处理的方法技术

本发明专利技术公开了一种超高强弹性铜合金铸锭的高效均匀化处理的方法，将铜合金铸锭置于电热炉中，升温至

【技术实现步骤摘要】
一种超高强弹性铜合金铸锭均匀化处理的方法


[0001]本专利技术属于铜合金材料制备
，尤其涉及一种超高强弹性铜合金铸锭的均匀化处理方法
。

技术介绍

[0002]超高强弹性铜合金材料是指抗拉强度超过
1000MPa
的导电弹性铜合金材料，它们主要应用于制造导电弹性元器件，如机器仪表
、
模具
、
温度控制器
、
继电器
、
汽车零配件等
。
超高强铜合金材料是我国战略型新兴产业，如载人航天
、
探月工程
、
卫星导航系
、
核心电子器件
、
深水大型油气田开发及煤层开发
、
雷达系统
、
电器工程等所必需的结构功能材料
。
这类材料主要包括
Cu
‑
Be
系
、Cu
‑
Ti
系
、Cu
‑
Ni
‑
Sn
系
、Cu
‑
Ni
‑
Mn
系等
。
[0003]超高强弹性铜合金材料是通常需进行变形处理才能获得较高的强度，但由于铸造凝固过程带来的元素偏析会恶化合金的加工性能，因此超高强弹性铜合金铸锭首先需要进行均匀化处理
。
由于合金化程度较高，传统均匀化处理需要将合金加热到较高的温度下进行较长时间的退火，存在如下问题：
1)
加热温度高
(850℃
以上
)、
保温时间长
(
视炉内批量的大小而定，一般数小时
)
，能耗大；
2)
加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，导致均匀化处理后合金组织和性能均匀性
、
一致性和稳定性差
。
[0004]随着国家双碳经济政策的推行，开发高性能短流程的合金处理工艺是研究的热点和难点
。
因此如何克服超高强弹性铜合金传统处理工艺的不足，开发一种快速节能
、
低成本和高性能的新型均匀化处理工艺显得尤为重要
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的不足，本专利技术的目的在于提供一种超高强弹性铜合金铸锭的均匀化处理的方法
。
本专利技术所提供的均匀化热处理方法快速节能，经本专利技术均匀化处理后的铸锭组织均匀无偏析，且适合于对大截面尺寸的铜合金铸锭进行均匀化处理
。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术一种超高强弹性铜合金铸锭的均匀化处理的方法，将铜合金铸锭置于电热炉中，升温至
300
～
450℃
，然后对铜合金铸锭进行电脉冲处理，控制电脉冲处理的温度为
500
～
800℃
，电脉冲处理的时间为
10
～
30min
，电脉冲处理完成后，将铜合金铸锭冷却至室温
。
冷却方式可以为空冷
、
水冷
、
冰水冷却中的一种
。
[0008]本专利技术提供的均匀化处理的方法，首先采用传统炉热的方式对铜合金铸坯进行预热，然后在传统炉热的基础上加上电脉冲处理，利用热电协同均匀化处理工艺促进析出相颗粒溶解
、
加速元素均匀分布
、
避免过烧和晶粒长大的特点，以获得基体晶粒细小
、
均匀以及元素均匀分布的组织，为后续变形工艺提供优异的加工性能，本专利技术中，热电协同处理的温度为
500
～
800℃
，处理总时间为
10
～
30min
，处理时间远小于传统均匀化处理的数小时，
因此可以避免传统处理方式导致晶粒粗大或异常长大的问题
。
[0009]虽然说电脉冲处理可以对金属材料进行瞬间高能非平衡输入，可大幅度促进金属原子
、
空位等缺陷的扩散运动，对金属材料的相变
、
回复和再结晶等产生显著的影响，然而目前电脉冲处理的对象大部分都是针对变形态小尺寸的合金样品，对于超高强弹性铜合金的铸锭，其截面积通常较大，采用单一的电脉冲处理
(
仅通过焦耳热效应
)
难以使合金铸锭内部达到目标处理温度
。
[0010]本专利技术采用热电协同均匀化处理，先将铸锭置于电热炉中，升温至
300
～
450℃
，然后利用电脉冲产生的热效应和非热效应的耦合作用可在较低温度下极大地促进溶质原子扩散，特别是在析出相与基体之间界面的电阻大导致温度高，有利于提高铜基体局部区域的固溶度和溶质原子扩散能力，显著加速了析出相的固溶过程，同时由于处理时间较短
(
几分钟
)
，铜基体晶粒长大程度有限，克服了传统均匀化处理方式导致晶粒粗大或异常长大的问题
。
另一方面，炉子的预热温度使电脉冲的输出电流密度不会过高，并且改善了合金铸锭样品的温度均匀性
。
[0011]当然，在本专利技术中，无论是电热炉的温度，还是电脉冲中铸锭的温度的控制，以及处理的时间都是至关重要的，只有控制在本专利技术的范围内，最终才能达到好的处理效果
。
[0012]优选的方案，所述超高强弹性铜合金铸锭选自
Cu
‑
Be
系合金铸锭
、Cu
‑
Ti
系合金铸锭
、Cu
‑
Ni
‑
Sn
系合金铸锭
、Cu
‑
Ni
‑
Mn
系合金铸锭中的至少一种
。
[0013]Cu
‑
Ni
‑
Sn
系合金铸锭相对于其他铸锭偏析更严重且更容易发生过烧现象，采用本专利技术的均匀化处理效果更好
。
[0014]优选的方案，所述超高强弹性铜合金铸锭选自超高强弹性铜合金扁锭或超高强弹性铜合金圆锭，所述超高强弹性铜合金扁锭的宽度为
80
～
200mm
，厚度1～
10mm
，所述超高强弹性铜合金圆锭的直径为5～
20mm。
[0015]本专利技术的制备方法，适合于截面积大的超高强弹性铜合金铸锭
。
[0016]优选的方案，将铜合金铸锭置于电热炉中，升温至
300
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种超高强弹性铜合金铸锭的均匀化处理的方法，其特征在于：将铜合金铸锭置于电热炉中，升温至
300
～
450℃
，然后对铜合金铸锭进行电脉冲处理，控制电脉冲处理的温度为
500
～
800℃
，电脉冲处理的时间为
10
～
30min
，电脉冲处理完成后，将铜合金铸锭冷却至室温
。2.
根据权利要求1所述的一种超高强弹性铜合金铸锭的均匀化处理的方法，其特征在于：所述超高强弹性铜合金铸锭选自
Cu
‑
Be
系合金铸锭
、Cu
‑
Ti
系合金铸锭
、Cu
‑
Ni
‑
Sn
系合金铸锭
、Cu
‑
Ni
‑
Mn
系合金铸锭中的至少一种
。3.
根据权利要求1所述的一种超高强弹性铜合金铸锭的均匀化处理的方法，其特征在于：所述超高强弹性铜合金铸锭选自超高强弹性铜合金扁锭或超高强弹性铜合金圆锭，所述超高强弹性铜合金扁锭的宽度为
80
～
200mm
，厚度1～
10mm
，所述超高强弹性铜合金圆锭的直径为5～
20mm。4.
根据权利要求1‑3任意一项所述的一种超高强弹性铜合金铸锭的均匀化处理的方法，其特征在于：将铜合金铸锭置于电热炉中，升温至
300
～
450℃
，保温1～
3min
，然后对铜合金铸锭进行电脉冲处理
。5.
根据权利要求1‑3任意一项所述的一种超高强弹性铜合金铸锭的...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜雁斌，李翰冬，苏霖，王丽娟，李周，贾延琳，肖柱，邱文婷，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：