[发明专利]一种铝青铜合金晶粒细化的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料领域，涉及一种用于细化铝青铜合金组织的工艺方法。

背景技术

铝青铜合金具有优良的力学性能、耐磨性、耐蚀性和抗氧化性，已在机械、仪表，汽车、船舶和海洋等领域中得到了广泛的应用。随着现代工业的飞速发展，各个领域对于铝青铜材料都提出了更高的要求。细化晶粒可以同时提高该合金的多方面使用性能。目前，细化晶粒的方法有以下几种：(1)添加合金元素：采用该方法易于在工业上推广应用，但会造成材料成本提高，对于热处理制度尤其是温度有严格的要求，否则在随后的热处理过程中，会造成晶粒长大。此外，由于合金元素的加入将引入杂质元素，在凝固过程中由于种种原因，导致化学组分和组织不均匀的偏析现象，甚至形成非金属夹杂。(2)快速凝固法：这种方法的优点是合金熔化后不经过中间过程可以直接得到成品，细化效果好，但它降低了铜合金的有序度，在时效时相变温度不稳定，在尺寸和形状上也存在局限性，只能得到薄带状、丝状产品。(3)粉末冶金法：这种方法制备的铜基记忆合金具有抗循环衰减性和良好的延展性，但其工艺参数难以控制。(4)形变热处理：形成大量细小的新等轴晶粒，这种方法使得合金的结晶有序度减小。(5)电脉冲孕育处理：具有有效细化效果，且该技术的设备和工艺均简单，操作简便，但对于较大截面的制品的细化效果不够明显，仅停留在实验阶段。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有铝青铜合金细化晶粒方法存在的不足，提供一种铝青铜合金细化晶粒方法，该发明工艺简单、成本低且质量可靠的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，所述方法的具体步骤如下：

1.高压处理工艺：其具体工艺参数为：压力为1～6GPa，加热温度为700～900℃，保温时间为5～20min，断电保压自然冷却至室温。

2.热处理工艺：热处理工艺参数为：加热温度为600～750℃，保温时间为0.5～2min，冷却速度为2～30℃/min冷却至室温。

采用该方法处理的铝青铜合金可获得晶粒均匀细小的组织结构。

首先对冶炼完的铝青铜合金样品进行高压相变处理，高压处理的目的是为了破坏粗大的原始组织，为随后的工序创造条件。在高压处理过程中，超高压力能增大合金组织内部畸变等缺陷，这为新晶核的形成提供了有利的部位，同时超高压力也能使形成晶核所需的临界自由能减小，致使新晶粒的形核率提高。再者，过高的压力下原子的扩散较困难，抑制了晶核的长大，故在高压作用下铝青铜合金发生固体相变后获得的晶粒尺寸小，但晶界密度和畸变等缺陷较多，同时组织内成分不均匀性增大，这些将为铝青铜在随后的热处理过程中晶核的形核提供了有利的部位，利于形成细小的晶核。为保证该合金实现高压固态相变，整个工艺过程在高压作用下进行。

随后再对高压处理后的铝青铜合金样品进行热处理，热处理的目的是使铝青铜合金重新发生固体相变，一方面，可以充分消除高压处理带来的组织缺陷，另一方面，通过固体相变铝青铜合金可获得较细的组织。热处理的加热温度应略高于相变点(约563℃)，保温时间短些，控制其冷却速度，使合金发生相变时，形成的晶粒不会因温度的过高和时间的过长而长大，使晶粒尺寸和形态得到了较好的控制。

本发明的有益效果是：本发明方法简单，工艺易于操控，采用该工艺方法，可使铝青铜合金获得的组织晶粒均匀细小，质量稳定可靠，适合于工业应用。同时，该方法能消除气孔、沙眼及疏松等铸造缺陷，并提高了合金的密实度，增强了铝青铜合金的强度和耐磨性等综合性能。

附图说明

图1是铸造铝青铜合金金相组织照片；

图2是用实施例1处理后的铝青铜合金金相组织照片；

图3是用实施例2处理后的铝青铜合金金相组织照片；

图4是用实施例3处理后的铝青铜合金金相组织照片。

具体实施方式：

以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。

实施例1

根据本发明所述的晶粒细化方法，对一种铝青铜合金进行了晶粒细化处理，其化学成分(质量分数wt％)为，Cu 88.26％，Al 11.54％，Bi 0.14％，其余0.06％杂质。以无氧铜(纯度99.99％)、铝粉(纯度99.7％)和铋粉(纯度99.9％)为原料，在2Kg真空感应炉中熔炼，当温度为1200～1250℃时出炉，温度降至1150～1180℃时在石墨模中浇铸成中ф50×100mm铸锭。