[发明专利]一种细晶弱织构铜合金锥形壳体的成形方法

说明书

涉及材料加工领域一种新型的铜合金锥形壳体成形方法，适用于紫铜及白铜。主要步骤为：1、切取铜合金铸锭作为初始坯料；2、对铜合金初始坯料进行多向锻造，若坯料满足晶粒度≤10μm、织构强度因子≤6的要求后，将坯料滚圆加工为细晶铜合金棒料；3、在细晶铜合金棒料中截取一定直径和高度的坯料；4、对截取的铜合金坯料进行冷挤压‑热处理梯度耦合加工，通过总共4道次加工使铜合金构件逐级达到晶粒度≤3μm、织构强度因子≤9的指标，成形得到细晶弱织构铜合金锥形壳体。本发明能够通过工艺参数优化有效控制铜合金锥形壳体的晶粒尺寸及织构强度，所制备出的产品晶粒细小、织构强度低、组织均匀、性能稳定，拥有良好的尺寸精度和力学性能。

技术领域

本发明涉及一种细晶弱织构铜合金锥形壳体的成形方法，属于金属加工技术领域。

背景技术

铜合金具有优良的导电性﹑导热性﹑延展性和耐蚀性，冷热加工能力强，在航空航天、船舶、兵器、电子等领域应用广泛。铜合金锥形壳体是一种重要构件，其成形方法包括热锻、旋压、多道次冷挤压等。

但是，现有成形工艺所制备的铜合金锥形壳体普遍具有强度和塑性不匹配、整体组织性能分布不均匀等问题。其原因包括：（1）热锻成形过程中工件整体温度不易调控，容易造成局部晶粒尺寸粗大及晶粒不均匀，并且工件表面氧化严重，成形构件的组织均匀性及表面质量无法达到预定设计要求；（2）旋压工艺虽具有成本较低的优势，但构件织构方向分布紊乱，难以制备高品质铜合金锥形壳体；（3）常规多道次挤压过程中，冷变形与热处理工序存在功能性单一、匹配性差等缺点，冷挤压与热处理难以有效结合，退火工艺仅注重构件性能调控，即消除加工硬化以确保下一道次冷成形的顺利进行，而构件微观组织调控主要依靠最终再结晶退火处理，无法同时满足细晶化和弱织构化双重要求，难以实现构件强度和塑性匹配。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种细晶弱织构铜合金锥形壳体的成形方法，能够有效解决铜合金锥形壳体构件的强度和塑性不匹配问题，精确调控铜合金锥形壳体内部晶粒尺寸及不均匀变形组织，实现高性能细晶弱织构铜合金锥形壳体的高效制造。

本发明是通过以下措施实现的。

一种细晶弱织构铜合金锥形壳体的成形方法，包括以下步骤：

（1）切取铜合金铸锭作为初始坯料；

（2）对铜合金初始坯料进行多向锻造，若坯料满足晶粒度≤10μm、织构强度因子≤6的要求后，将坯料滚圆加工为细晶铜合金棒料；

（3）根据铜合金锥形壳体的形状和尺寸要求，在细晶铜合金棒料中截取一定直径和高度的坯料；

（4）对截取的铜合金坯料进行冷挤压-热处理梯度耦合加工，通过总共4道次加工使铜合金构件逐级达到晶粒度≤3μm、织构强度因子≤9的指标，成形得到细晶弱织构铜合金锥形壳体构件。

一种优选的技术方案，其特征在于：步骤（1）中，所述铜合金铸锭的直径为Ø150mm~Ø400mm。

一种优选的技术方案，其特征在于：步骤（2）中，所述多向锻造时，铜合金坯料的预热温度为700℃~850℃，锻造设备为液压机，锻造速度为5mm/s~15mm/s，采用胶状石墨-机油混合液为润滑剂。

一种优选的技术方案，其特征在于：步骤（2）中，以X、Y、Z三个方向分别锻造1次为1个道次。单次锻造变形量为50%，则单道次累积变形量150%。若1道次多向锻造后，铜合金坯料的组织状态不满足晶粒度≤10μm、织构强度因子≤6的要求，则进行第2道次多向锻造。待坯料的组织状态满足晶粒度≤10μm、织构强度因子≤6的要求后，滚圆加工为棒料，直径60～400mm。铜合金坯料多向锻造工过程如附图1所示。