一种锥形壳体铜件的细晶化制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属塑性变形技术领域，具体地说是一种应用较广泛的纯铜或铜合金 零件细晶化形变热处理技术领域。
【背景技术】
[0002] 铜属于面屯、立方晶格结构，有较多的滑移面，具有良好导电性、导热性及优良的冷 热加工成形性能，并且化学性质比较稳定，在航空航天、船舶、兵器、电子等领域应用非常广 泛。通过查阅相关的文献资料表明，国内外针对铜或铜合金构件的形变热处理方法比较单 一，常见的是热锻成形、冷挤压成形与均匀化退火处理工艺相结合，如南京理工大学的王 铁福教授对锥形罩晶粒组织与射流的相关性研究表明，锥形罩的晶粒细小均匀、低应力状 态显著提高射流长度与稳定性，同时探讨了热处理对晶粒度、射流稳定性影响的机理（王 铁福.锥形罩材料的晶粒度对射流性能的影响[J]，高压物理学报，1996年）；中北大学 的方敏教授采用热挤压成形技术，研制出外径为250mm大顶角紫铜锥壳构件，壁厚差小于 0. 3mm，内表面光洁度达到Ral. 6,平均晶粒尺寸约为25 ym(方敏.温挤压紫铜锥形罩形成 射流及其运动特性研究巧]，太原理工大学，博±学位论文，2009年）；美国沃特弗利特-阿 莫里实验室、国营锻造公司对化、W、Mo、贫轴合金等材料锻造与热处理行为研究表明，采用 高能锻造方法，能缩短构件的制备流程，晶粒细化有利于增强射流稳定性和延长射流破断 时间（Simon J，Martin T 比 Spin compensation of shaped charge liners manufacture by the rotary extrusion process. AD-305555,1958)。
[0003] 该些技术存在的具体不足和缺点；一是采用热锻成形与退火处理工艺，成形件晶 粒尺寸随温度的升高而迅速长大，且表面氧化严重，使加工后零件的表面质量及组织均匀 性难W满足设计要求；二是采用多道次冷挤压与均匀化退火处理工艺，成形工序复杂，变形 道次多，对设备精度与人员素质要求高；=是采用高能锻造技术，由于铜、铁、钢合金等材料 应变率强化效应非常明显，构件开裂倾向严重，成形件废品率高。
【发明内容】
[0004] 本发明首次提出一种锥形壳体铜件的细晶化制备方法，采用细晶化形变热处理， 使晶粒组织均匀性、性能一致性、应力状态等方面获得明显改善。
[0005] 本发明是通过W下措施实现的：
[0006] 一种锥形壳体铜件的细晶化制备方法，包括温挤压塑性变形、第一次热处理、冷挤 压塑性变形、第二次热处理步骤；所述温挤压塑性变形包括；将巧料在保护气氛中进行热 处理，保温温度400~600°C，保温时间1~化，再将保温后的巧料放入模具内进行塑性变 形，第一道次变形量80% W上。
[0007] 上述冷挤压塑性变形是在室温下进行塑性变形，变形量不大于40%。
[000引上述第一次热处理是在保护气氛下加热到270~480°C，保温1~化，再随炉冷 却至室温；第二次热处理是放入真空热处理炉中，在250~450°C条件下保温时间0. 5~ 1. 5h0
[0009] 上述温挤压塑性变形，巧料表面和模具型腔内表面涂布润滑剂，所述润滑剂为水 基玻璃、石油横酸领、油基纳米石墨中的一种或几种。在成形之前将润滑油涂布在巧料、模 具型腔表面，减少巧料与模具接触面间的摩擦力，提高成形过程中金属的流动性，并减少锥 形壳体件表面氧化程度。上述冷挤压塑性变形，巧料表面和模具型腔内表面涂布润滑剂，所 述润滑剂为精冲油、藍麻油、菜巧油、动物油中一种或几种。在成形之前涂布在巧料、模具型 腔表面，减少巧料与模具接触面间的摩擦力，提高成形过程中金属的流动性，并改善锥形壳 体件的表面质量。优选采用藍麻油和菜巧油，弹性变形，膜层薄、提高光洁度，且更易贴膜。
[0010] 上述锥形壳体铜件的细晶化制备方法，包括W下步骤：
[0011] (1)原材料的制备；依据设计的锥形壳体铜件形状结构，计算得出原材料的体积， 并依据塑性加工成形理论与近均匀塑性变形原理，选取合适的巧料尺寸，切取相应的铜椿 材长度，铜椿材的直径为4 80~170mm ;铜材料为纯铜、青铜、黄铜、白铜等；
[0012] (2)温挤压塑性变形；将步骤（1)所得的巧料放入气氛保护炉中进行热处理，保温 温度400~600°C，保温时间1~化，模具工装系统的保温温度为400~600°C，保温时间 2~化；再将保温加热的巧料放入模具工装系统的挤压模具模腔内，在=向压应力和一定 的变形速率作用下，大塑性变形成形出锥形壳体铜件，在成形过程中巧料表面和模具型腔 内表面涂布一层润滑剂，锥形壳体件圆周壁厚差小于0. 5mm、表面光洁度达到Ra3. 2 ;提高 了成形件表面质量，获得所需形状、尺寸、表面质量W及具有好的力学性能的构件。
[0013] (3)均匀化退火热处理；将步骤（2)所得锥形壳体件在270~480°C条件下保温退 火热处理1~化，采用气体保护热处理方式，再随炉冷却至室温；获得均匀的组织结构，并 消除部分加工硬化效应，提高材料的塑性成形性。
[0014] (4)冷挤压塑性变形；将步骤（3)所得的锥形壳体件放入挤压模具模腔内，在= 向压应力和变形速率作用下，对锥形壳体件进行冷挤压塑性变形，在成形过程中巧料表面 和模具型腔内表面涂布一层润滑剂，使锥形壳体件圆周壁厚差小于0. 2mm、表面光洁度达到 RaO. 8 ;提高了成形件表面质量，并进一步细化晶粒组织，并为后续热处理提供形变能。
[0015] (5)再结晶退火热处理；将步骤（4)所得的锥形壳体放入真空热处理炉中，在 250~450°C条件下保温时间0. 5~1. 5h。通过再结晶退火热处理进行晶界优化，W及位错 的滑移、攀移，使局部点阵和晶界面取向变动，促使退火过程中动态再结晶和李晶的形成， 降低加工硬化效应，并得到具有均匀细小退火再结晶组织结构的锥形壳体件。
[0016] 上述温挤压塑性变形，是在铜或铜合金的动态再结晶温度附近进行成形 (Tm±2(TC)，Tm是铜或铜合金的动态再结晶温度；所述步骤（2)中大塑性变形，是指温挤压 一道次变形量达到80% W上，铜或铜合金在再结晶温度附近变形极限达99 %，通过大塑性 变形缩短成形工序，减少加热工序导致的晶粒长大。
[0017] 上述保护气氛，是指高纯馬、氣气、氨气等常用保护气体中的一种或几种的混合气 体。
[001引有益效果
[0019] 1.本发明采用一次温挤压和一次冷挤压就实现锥形壳体铜件的成形，而且制得的 产品品质佳，其晶粒组织均匀性，表面光洁度