[发明专利]一种铜锌铝基单晶合金及其制备方法

说明书

本发明涉及单晶合金技术领域，尤其涉及一种铜锌铝基单晶合金及其制备方法。本发明提供的铜锌铝基单晶合金的组分中铜、锌和铝元素形成体心立方基体相，并且保证合金在850～1000℃的热处理温度区间为单一体心立方基体相。钼、钒或铬，主要促使合金具有相分离的特性，使铸态合金中存在大量纳米相。所述纳米相在850～1000℃的热处理时可固溶回基体相中，促使合金发生晶粒异常长大，是制备铜锌铝基单晶的关键因素。且本发明的铜锌铝基合金，仅仅需要对铸态合金进行一次退火即可获得超大晶粒单晶组织，制备工艺简单，容易实现，具有非常好的应用前景。

技术领域

本发明涉及单晶合金技术领域，尤其涉及一种铜锌铝基单晶合金及其制备方法。

背景技术

一般情况下，金属材料在凝固过程中往往会呈现多晶的结构，而多晶合金会在应用过程中沿晶界断裂，导致其无法继续使用，故而几乎所有的金属或合金在其生产流程中都要经历一次或一次以上的热处理工艺，用来改善其性能。单晶合金由于没有晶界缺陷，通常具有特殊的理化性能。而单晶材料的制备方法也很多，例如Bridgman法、Stepanov法、Czochraski法、蒲凡法或等离子弧熔炼法等，然而上述制备方法工艺复杂，设备昂贵，实际应用难度较大。

针对上述问题，Omori等人通过将铜铝锰合金在900℃高温β单相区循环四次，之后在740℃低温α+β两相区循环四次，接着再在900℃高温β单相区保温6小时，最后淬火，得到大约70cm的单晶棒材(Kusama,T.,et al.Ultra-largesingle crystals by abnormalgrain growth.Nat.Comm.8,354-(1-9),2017；Omori,T.et al.Abnormal grain growthinduced by cyclic heat treatment.Science 341,1500-1502,2013)。但是这种工艺确实拓展了制备单晶材料的思路，提供了一种新的制备单晶的方法，但是，上述工艺在每个热处理过程中都需要严格控制温度和时间，工艺极其繁琐，也没办法实际应用。

由此可以看出，单晶材料不能广泛应用的主要原因是制备成本居高不下，只有一些特殊领域才能够使用上述制备方法制备得到的单晶，限制了单晶的应用。因此，寻找一种简单、低成本的单晶合金成了亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铜锌铝基单晶合金及其制备方法，所述铜锌铝基单晶合金通过控制合金的组成，使得所述合金经过简单的退火处理即可制备得到单晶合金，降低成本。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种铜锌铝基单晶合金，按质量百分比计，包括铜70～82％，锌10～20％，铝6～10％和添加金属0.1～1％；

所述添加金属为钼、钒或铬；

所述铜锌铝基单晶合金的制备方法，包括以下步骤：

将铜锌铝基铸态合金进行退火处理，制备得到所述铜锌铝基单晶合金；

所述退火处理的温度为850～1000℃，所述退火处理的时间为2～40h。

优选的，按质量百分比计，所述铜锌铝基单晶合金包括铜72～81％，锌12～18％，铝6～10％和添加金属0.1～1％。

优选的，按质量百分比计，所述铜锌铝基单晶合金包括铜74～81％，锌12～16％，铝6～10％和添加金属0.1～1％。

优选的，按质量百分比计，所述铜锌铝基单晶合金包括铜75.5～81％，锌12～14％，铝6～10％和添加金属0.1～1％。

优选的，当所述添加金属为钼时，所述添加金属的质量百分含量为0.1～1％。

优选的，当所述添加金属为钒时，所述添加金属的质量百分含量为0.1～0.5％。