高强度钛铜的制作方法_3

文档序号:8435402阅读:来源:国知局
等高熔点的第三元素需要在添加而充分搅拌后保持一定时间。另一方面,Ti由于比 较容易溶解到Cu中,所以只要在第三元素的熔化后添加就可以。因而优选的是,对Cu添加 从由?6、(:〇、]\%、51、附、0、21'、]\1〇、¥、吣、]\111、8及?构成的群中选择的1种或两种以上,以 使得合计含有〇~〇. 5质量%,接着添加Ti以使得含有2. 0~4. 0质量%,来制造铸锭。
[0054]〈均质化退火及热轧〉 由于在铸锭制造时产生的凝固偏析及结晶物较粗大,所以优选的是在均质化退火中尽 可能固溶到母相中而使其变小、尽可能消除。这是因为对于弯曲开裂的防止有效。具体而 言,优选的是,在铸锭制造工序后,在加热到900~970°C而进行3~24小时均质化退火后 实施热轧。为了防止液体金属脆性,优选的是在热轧前及热轧中设为960°C以下,并且从原 厚度到整体的压下率为90%的路径为900°C以上。
[0055]〈第一溶体化处理〉 然后,优选的是将冷轧和退火适当反复后进行第一溶体化处理。这里预先进行溶体化 的理由,是为了使最终的溶体化处理中的负担减轻。即,在最终的溶体化处理中,由于不是 用来使第二相粒子固溶的热处理,已经被溶体化,所以只要在维持该状态的同时仅引起再 结晶就可以,所以较轻的热处理就足够。具体而言,第一溶体化处理只要将加热温度设为 850~900°C、进行2~10分钟就可以。在此时的升温速度及冷却速度方面也优选的是尽 可能快,这里使得第二相粒子不析出。另外,第一溶体化处理也可以不进行。
[0056]〈中间轧制〉 使最终的溶体化处理前的中间轧制中的压下率越高,越能够均匀且微细地控制最终的 溶体化处理中的再结晶粒。因而,中间轧制的压下率优选的是70~99%。压下率由{((轧 制前的厚度一轧制后的厚度)/轧制前的厚度)X100%}定义。
[0057]〈最终的溶体化处理〉 在最终的溶体化处理中,优选的是使析出物完全固溶,但如果加热为高温直到完全消 除,则结晶粒容易粗大化,所以加热温度为第二相粒子组成的固溶限附近的温度(Ti的添 加量在2. 0~4. 0质量%的范围内Ti的固溶限与添加量相等的温度是730~840°C左右, 例如在Ti的添加量为3. 0质量%下是800°C左右)。并且,如果急速地加热到该温度、通过 水冷等使冷却速度也变快,则能够抑制粗大的第二相粒子的产生。因而,典型地,加热到相 对于730~840 °C的Ti的固溶限与添加量相同的温度一 20 °C~+50 °C的温度,更典型地, 加热到比730~880°C的Ti的固溶限与添加量相同的温度高0~30°C的温度、优选的是高 0~20°C的温度。
[0058]此外,最终的溶体化处理中的加热时间越短,越能够抑制结晶粒的粗大化。加热时 间例如可以设为30秒~10分钟,典型地可以设为1分钟~8分钟。在该时点即使产生第 二相粒子,只要微细且均匀地分散,就对于强度和弯曲加工性几乎是无害的。但是,由于粗 大者在最终的时效处理中有进一步成长的趋势,所以该时点的第二相粒子即使生成也必须 尽可能少而小。
[0059] 具体而言,最终的溶体化处理后的平均结晶粒径优选的是控制在2~30ym的范 围,更优选的是控制在2~15ym的范围,更加优选的是控制在2~10ym的范围。平均结 晶粒径在通过电解研磨使与轧制方向平行的截面的组织显现后,用电子显微镜(SEM)将观 察视野100ymX100ym摄影。并且,基于JISH0501,用切断法求出与轧制方向成直角的方 向的平均结晶粒径及与轧制方向平行的方向的平均结晶粒径,将两者的平均值作为平均结 晶粒径。
[0060]〈预备时效〉 接着最终的溶体化处理,进行预备时效处理。以往在最终的溶体化处理后进行冷轧是 惯例,但在得到有关本发明的钛铜的方面,在最终的溶体化处理后不进行冷轧而立即进行 预备时效处理是重要的。预备时效热处理是在比下个工序的时效处理低温下进行的热处 理,能够得到通过将预备时效热处理及后述的时效处理连续进行而高温暴露时的耐弹力减 弱性与钛铜的强度都有意义地提高的优点。预备时效处理为了抑制表面氧化皮膜的发生, 优选的是在Ar、N2、H2等惰性气体环境下进行。
[0061] 预备时效处理中的加热温度不论过低还是过高都难以得到上述优点。根据本发明 者的研宄结果,优选的是在材料温度150~250°C下加热10~20小时,更优选的是在材料 温度160~230°C下加热10~18小时,更加优选的是在170~200°C下加热12~16小时。
[0062]〈时效处理〉 接着预备时效处理而进行时效处理。也可以在预备时效处理后先冷却到室温。如果考 虑制造效率,则优选的是在预备时效处理后不冷却而升温到时效处理温度,连续地实施时 效处理。不论是哪种方法,在得到的钛铜的特性方面都没有差异。但是,由于预备时效以在 然后的时效处理中均匀地使第二相粒子析出为目的,所以在预备时效处理与时效处理之间 不应实施冷轧。
[0063] 由于通过预备时效处理,在溶体化处理中固溶的钛稍稍析出,所以时效处理应该 在比惯例的时效处理稍低温下实施,优选的是在材料温度300~450°C下加热0. 5~20 小时,更优选的是在材料温度350~440°C下加热2~18小时,更加优选的是在材料温度 375~430°C下加热3~15小时。时效处理优选的是因与预备时效处理同样的理由,在Ar、 N2、H2等惰性气体环境下进行。
[0064] 虽然无意根据理论限定本发明,但通过将预备时效热处理及时效处理连续进行而 钛铜的特性有意义地提高,可以认为是因为以下的理由。通过施加预备时效热处理,微细的 第二相粒子均匀地析出。然后,通过冷轧而错位密度提高,成为比以往高强度。在不施加预 备时效热处理的情况下,第二相粒子粗大化或变得不均匀,所以即使冷轧也不能得到充分 的错位密度,强度不充分。
[0065]〈最终的冷轧〉 在上述时效处理后,进行最终的冷轧。通过最终的冷加工,能够提高钛铜的强度。为了 得到本发明想要那样的较高的强度,使压下率为55%以上,优选的是60%以上,更优选的是 90%以上。但是,如果压下率过高,则制造性下降,所以压下率优选的是99. 9%以下,更优选 的是97%以下,更加优选的是95%以下。
[0066]〈去应变退火〉 从提高高温暴露时的耐弹力减弱性的观点看,优选的是在最终的冷轧后实施去应变退 火。这是因为,通过进行去应变退火而错位再排列。去应变退火的条件可以是惯用的条件, 但如果进行过度的去应变退火,则错位消失而强度下降,所以并不好。去应变退火优选的是 在材料温度200~600°C下进行10~600秒,更优选的是在250~550°C下进行10~400 秒,更加优选的是在300~500°C下进行10~200秒。
[0067] 另外可以理解的是,如果是本领域的技术人员,则能够在上述各工序的空闲期间 中适当进行用于表面的氧化垢除去的磨削、研磨、喷丸酸洗等的工序。 实施例
[0068] 以下将本发明的实施例与比较例一起表示,但它们是为了更好地理解本发明及其 优点而提供的,不是要限定发明。
[0069]将含有表1所示的合金成分、其余部由铜及不可避免的杂质构成的合金作为实验 材料,调查合金成分、{220}面的纵横比及制造条件给0.2%耐受力及高温暴露时的弹力减 弱带来的影响。
[0070] 首先,用真空熔化炉将电解铜2. 5kg熔化,将第三元素以表1所示的配合比例分别 添加后,添加该表所示的配合比例的Ti。也充分考虑添加后的保持时间以使得没有添加元 素的熔化残留后,将它们在Ar气体环境中向铸模注入,分别制造出约2kg的铸锭。
[0071] 在对上述铸锭在950°C下加热3小时的均质化退火后,在900~950°C下进行热 车L,得到板厚15mm的热轧板。在通过面切削进行的脱垢后,冷轧而成为坯条的板厚(1~ 8mm),进行坯条下的第1次溶体化处理。第1次溶体化处理的条件是在850
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