專利名稱：一種鋁青銅合金晶粒細化的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于金屬材料領域，涉及一種用于細化鋁青銅合金組織的工藝 方法。
背景技術：
鋁青銅合金具有優(yōu)良的力學性能、耐磨性、耐蝕性和抗氧化性，已在 機械、儀表，汽車、船舶和海洋等領域中得到了廣泛的應用。隨著現(xiàn)代工 業(yè)的飛速發(fā)展，各個領域對于鋁青銅材料都提出了更高的要求。細化晶粒 可以同時提高該合金的多方面使用性能。目前，細化晶粒的方法有以下幾 種(l)添加合金元素采用該方法易于在工業(yè)上推廣應用，但會造成材料 成本提高，對于熱處理制度尤其是溫度有嚴格的要求，否則在隨后的熱處 理過程中,會造成晶粒長大。此外，由于合金元素的加入將引入雜質元素， 在凝固過程中由于種種原因，導致化學組分和組織不均勻的偏析現(xiàn)象，甚 至形成非金屬夾雜。(2)快速凝固法這種方法的優(yōu)點是合金熔化后不經(jīng)過 中間過程可以直接得到成品，細化效果好，但它降低了銅合金的有序度，在 時效時相變溫度不穩(wěn)定，在尺寸和形狀上也存在局限性，只能得到薄帶狀、 絲狀產(chǎn)品。(3)粉末冶金法這種方法制備的銅基記憶合金具有抗循環(huán)衰減 性和良好的延展性，但其工藝參數(shù)難以控制。(4)形變熱處理形成大量細 小的新等軸晶粒，這種方法使得合金的結晶有序度減小。(5)電脈沖孕育處 理具有有效細化效果，且該技術的設備和工藝均簡單，操作簡便，但對 于較大截面的制品的細化效果不夠明顯，僅停留在實驗階段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是針對現(xiàn)有鋁青銅合金細化晶粒方法存在的 不足，提供一種鋁青銅合金細化晶粒方法，該發(fā)明工藝簡單、成本低且質 量可靠的。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是，所述方法的具體步驟如
下
1.高壓處理工藝其具體工藝參數(shù)為壓力為l 6GPa，加熱溫度為 700 900°C，保溫時間為5 20min，斷電保壓自然冷卻至室溫。2.熱處理工藝熱處理工藝參數(shù)為加熱溫度為600 750'C，保溫時 間為O. 5 2min，冷卻速度為2 30。C/min冷卻至室^^。
采用該方法處理的鋁青銅合金可獲得晶粒均勻細小的組織結構。 首先對冶煉完的鋁青銅合金樣品進行高壓相變處理，高壓處理的目的 是為了破壞粗大的原始組織，為隨后的工序創(chuàng)造條件。在高壓處理過程中， 超高壓力能增大合金組織內(nèi)部畸變等缺陷，這為新晶核的形成提供了有利 的部位，同時超高壓力也能使形成晶核所需的臨界自由能減小，致使新晶 粒的形核率提高。再者，過高的壓力下原子的擴散較困難，抑制了晶核的 長大，故在高壓作用下鋁青銅合金發(fā)生固體相變后獲得的晶粒尺寸小，但 晶界密度和畸變等缺陷較多，同時組織內(nèi)成分不均勻性增大，這些將為鋁 青銅在隨后的熱處理過程中晶核的形核提供了有利的部位，利于形成細小 的晶核。為保證該合金實現(xiàn)高壓固態(tài)相變，整個工藝過程在高壓作用下進 行。
隨后再對高壓處理后的鋁青銅合金樣品進行熱處理，熱處理的目的是 使鋁青銅合金重新發(fā)生固體相變， 一方面，可以充分消除高壓處理帶來的 組織缺陷，另一方面，通過固體相變鋁青銅合金可獲得較細的組織。熱處 理的加熱溫度應略高于相變點(約563°C)，保溫時間短些，控制其冷卻 速度，使合金發(fā)生相變時，形成的晶粒不會因溫度的過高和時間的過長而 長大，使晶粒尺寸和形態(tài)得到了較好的控制。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明方法簡單，工藝易于操控，采用該工藝 方法，可使鋁青銅合金獲得的組織晶粒均勻細小，質量穩(wěn)定可靠，適合于 工業(yè)應用。同時，該方法能消除氣孔、沙眼及疏松等鑄造缺陷，并提高了 合金的密實度，增強了鋁青銅合金的強度和耐磨性等綜合性能。


圖1是鑄造鋁青銅合金金相組織照片；
圖2是用實施例1處理后的鋁青銅合金金相組織照片；
圖3是用實施例2處理后的鋁青銅合金金相組織照片； 圖4是用實施例3處理后的鋁青銅合金金相組織照片。
具體實施例方式
以下通過具體的實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步描述。實施例1
根據(jù)本發(fā)明所述的晶粒細化方法，對一種鋁青銅合金進行了晶粒細化
處理，其化學成分(質量分數(shù)wt。/。)為，Cu 88.26%， Al 11.54%, Bi0.14%， 其余0.06%雜質。以無氧銅(純度99.99%)、鋁粉(純度99.7%)和鉍粉(純 度99.9%)為原料，在2Kg真空感應爐中熔煉，當溫度為1200 125(TC時 出爐，溫度降至1150 1180'C時在石墨模中澆鑄成中(t)50X100mm鑄錠。
將所得的鋁青銅合金試樣在CS-IIB型六面頂壓機上進行高壓實驗。采 用壓力為6GPa，加熱溫度為70(TC，保溫時間為5min，斷電保壓冷卻至室 溫(約25'C)，然后將高壓處理后的樣品在STA449C熱分析儀中進行熱處 理，加熱溫度為65(TC，保溫時間lmin，冷卻速度為5°C/min冷卻至室溫。 經(jīng)金相顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，處理前鋁青銅合金組織中a相晶粒粗大且不均勻， 有些呈粗大的板片狀，應用本工藝得到的a相以顆粒狀和細條狀存在，晶 粒變得均勻細小，其晶粒尺寸約為15 20pm，其晶粒尺寸是處理前鋁青銅 合金晶粒尺寸的1/5 1/10。
實施例2
實驗材料的成分、制備與工藝過程與實施例1相同，只有高壓處理參 數(shù)不同。本實施例中采用采用壓力為lGPa，加熱溫度為90(TC,保溫時間 為20min，斷電保壓冷卻至室溫(約25'C)。本實施例使用了較低的壓力 和較高的溫度和保溫時間。經(jīng)金相顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，鋁青銅合金組織的細 化效果比較明顯，a相晶粒尺寸約為15 20拜，與實施例一細化效果基本 相同。
實施例3
實驗材料的成分、制備與工藝過程與實施例1相同，只有熱處理參數(shù) 不同。本實施例中采用加熱溫度為750°C，保溫時間0.5min，冷卻速度為 20'C/min冷卻至室溫。本實施例使用了較高的溫度、較短的保溫時間和較 快的冷卻速度。經(jīng)金相顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，鋁青銅合金組織的細化效果也比 較顯著，a相晶粒尺寸約為12 18pm，其晶粒尺寸是處理前鋁青銅合金晶 粒尺寸的1/6 1/12，僅是處理后鋁青銅合金組織針狀的a相較實施例1 中的多，而顆粒狀的a相較實施例1中的少。
權利要求
1.一種鋁青銅合金晶粒細化的方法，其特征是所述方法包括高壓處理和熱處理兩部分，采用該方法處理的鋁青銅合金可獲得晶粒均勻細小的組織結構；高壓處理工藝是在固態(tài)相變區(qū)進行，其工藝參數(shù)為壓力為1～6GPa，處理溫度為700～900℃，保溫時間為5～20min，斷電保壓自然冷卻至室溫；熱處理工藝是處理溫度為600～750℃，保溫時間為0.5～2min，冷卻速度為5～30℃/min冷卻至室溫。
2. 根據(jù)權利要求1所述的鋁青銅合金晶粒細化的方法，其特征是鋁 青銅合金中Al的含量wty。為10 15%。
全文摘要
本發(fā)明公開一種鋁青銅合金晶粒細化的方法，其特征是所述方法包括高壓處理和熱處理兩部分，高壓處理在固態(tài)相變區(qū)進行，其工藝參數(shù)為壓力為1～6GPa，處理溫度為700～900℃，保溫時間為5～20min，斷電保壓自然冷卻至室溫；熱處理處理溫度為600～750℃，保溫時間為0.5～2min，冷卻速度為5～30℃/min冷卻至室溫。鋁青銅合金中Al的含量Wt％為10～15％。本發(fā)明通過高壓處理結合熱處理使鋁青銅合金獲得的晶粒更為細小和均勻，達到理想的晶粒細化效果。
文檔編號C22F1/08GK101307419SQ20081005502
公開日2008年11月19日 申請日期2008年5月29日 優(yōu)先權日2008年5月29日
發(fā)明者劉建華, 張瑞軍 申請人:燕山大學