[发明专利]一种制备高性能大尺寸高精度铍铜管材的铸管坯轧制法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料铸造技术领域，具体涉及一种制备高性能大尺寸高精度铍铜管材的铸管坯轧制法。

背景技术

铍铜合金是一种析出硬化型合金，它是机械性能、物理性能、化学性能及抗蚀性能良好结合的唯一有色合金，经固溶和时效热处理后，具有与特殊钢相当的高强度极限、弹性极限、屈服极限和疲劳极限，同时又具备高的导电率、导热率、高硬度和耐磨性、高的蠕蚀性能，还具有良好的铸造性能、非磁性和冲击时无火花导电性能。

由于铍铜合金具备许多优异性能，它的使用越来越广泛，已经成为国民经济建设中不可缺少的重要工业材料。国外铍铜合金主要应用于汽车电器制造、计算机和电讯行业。此外，铍铜合金在航空航天、家用电器、电子仪器、机械、海底电缆、石油、煤炭等行业也有着广泛的应用

在铜中加入少量铍后，与常规铜合金(如紫铜、黄铜等)性质发生巨大改变，具体表现为硬态效应明显，非常难以轧制或挤压加工。铍铜管材的制备方法主要是典型的铸坯挤压法和轧制法，同时结合淬火和时效热处理工艺。通过此工艺可以获得各种性能和尺寸的铍铜管材，如《铍铜管的制造方法》(CN200410084660.9)、《一种轧制法制造铍铜管》(CN201010267690.2)但这些专利基本上都是制备一些典型性能(抗拉强度500MPa)和常规尺寸(长度在1米以下)的铍铜管材。

铍铜的显微组织均匀性和晶粒度大小是决定铍铜管材性能和尺寸精度的重要参数。平均晶粒度越细小均匀，越有利于提高铍铜产品的机械性能和表面耐磨性能，同时可以保证铍铜管材尤其是大尺寸管材的变形均匀性，最终可以获得高性能、大尺寸和高精度的管材产品。如果铍的加入量控制稍微不当，就会造成加工或热处理过程中的管材严重变形，这样只有通过加大壁厚尺寸，最后通过机械加工的办法车削至最终尺寸，以保证精度要求。但是这种加工工艺难于保证大尺寸高精度的铍铜管材加工。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人经过长期试验和研究，提出一种制备高性能大尺寸高精度铍铜管材的铸管坯轧制法，该铸管坯轧制法采用管坯铸锭直接轧制工艺技术，精确控制加工工艺以及工序间的热处理工艺，用途非常广泛。

依据本发明的技术方案，提供一种高性能大尺寸铍铜管材的制备方法，其包括以下步骤：

a)根据成分配比要求，配比铍铜母合金锭和高纯电解铜锭，然后将混合料加入熔炼炉中，关闭炉门抽真空，升温加热，在熔化铍铜母合金锭过程中附加磁力搅拌程序，使溶液充分脱气并合金预均匀化；

b)静置溶液，破真空，开始非真空炉外浇注，使用管状石墨模具，直接得到管状铍铜铸锭；

c)对得到的管状铍铜铸锭进行冷却，然后冷却后的管状铍铜铸锭进行二次加热并均匀化热处理；

d)对在步骤c)处理后的管状铍铜铸锭开始挤压开坯；

e)对挤压坯进行水冷淬火热处理，得到后续轧制所要求的组织坯锭；

f)对挤压坯进行表面往复修复处理，然后再用超声清洗清洁坯锭表面；

g)使用四辊轧机，对在步骤f)得到的坯料进行冷轧，直接轧制到铍铜管材要求的尺寸；

h)轧制完毕后，使用矫直机对铍铜管材进行矫直，满足弯曲度的要求；

i)对铍铜管材进行时效热处理；

j)对在步骤i)得到的铍铜管材冷却，冷却后需要对铍铜管材表面做钝化处理，以防止表面氧化；

k)最后对得到的铍铜管材进行无损探伤检测，观察内部是否存在缺陷，同时进行壁厚检测，得到最终产品。

优选地，所述步骤a)中，熔化过程中附加磁力搅拌程序，以使溶液充分脱气并合金预均匀化；并且熔化温度保持在1000～1100℃之间。进一步地，熔化温度为1050℃。

优选地，所述步骤b)中，炉外浇注速度保持在10～15公斤／分钟；所述步骤c)中，冷却速率为20～40℃／分钟。更优选地，，冷却速率30℃／分钟。

优选地，所述步骤c)中，在400～440℃热处理管状铍铜铸锭，保温时间为2小时；最佳温度420℃。

优选地，所述步骤d)中，挤压速度为0.3～0.4米／分钟；所述步骤e)中，在760～800℃水淬热处理热管状铍铜铸锭管坯，保温2小时，然后将管状铍铜铸锭管坯置入水箱中，水温保持在30～50℃之间，冷却速率为20～40℃／分钟；最佳工艺条件：热处理温度780℃，冷却水温40℃。