提高锻造铜-镍-锡合金的可成形性的制作方法
【专利说明】提高锻造铜-镇-锡合金的可成形性
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年3月14日提交的序列号为61/782, 802的美国临时专利申 请的优先权，其内容通过引用完全并入本文。
【背景技术】
[0003] 本公开设及一种用于提高铜-儀-锡合金的可成形性、同时与已知的铜-儀-锡 合金相比保持基本上相等的强度水平的方法。
[0004] 铜-被合金用于各种工业和商业应用，运些应用要求所述合金安装在有限的空间 内并同时具有减小的尺寸、重量和能耗特征，W提高所述应用的效率和功能性。由于铜-被 合金的高强度、弹性和疲劳强度，它们被用于运些应用中。 阳〇化]已确定一些铜-儀-锡合金具有与铜-被合金的性质相似的理想性质，并且可W W低的成本制造。例如，由Materion公司W.故臘始放m婚'158度F158)提供的铜-儀-锡 合金W各种形式出售，是一种高性能的经热处理的合金，其使得设计者可将该合金形成为 电子连接器、开关、传感器、弹黃等。运些合金通常作为锻造合金产品出售，其中设计者通过 加工而非铸造来使合金成为最终的形状。然而，运些铜-儀-锡合金与铜-被合金相比具 有可成形性方面的局限。
[0006]期望开发可提高铜-儀-锡合金的可成形性的使用铜-儀-锡合金的新方法。
【发明内容】
[0007] 本公开设及用于提高铸造铜-儀-锡合金的可成形性（即，材料通过塑性变形而 成形的能力）的方法。通常，所述合金经第一机械冷加工W经历约5%至约15%的塑性变 形％CW(即，冷加工百分比）。然后通过加热至约700了和约950了之间的高溫达约3分钟 和约12分钟之间的时间来使所述合金经历热应力消除步骤，W产生所希望的可成形性特 性。
[0008] 在一些具体实施方案中公开了提高铜-儀-锡合金的可成形性W产生屈服强度为 至少1巧ksi的合金组合物的方法。所述合金包含约14. 5重量％至约15. 5重量％的儀、约 7. 5重量％至约8. 5重量％的锡和余量铜。所述方法的步骤包括冷加工所述铜-儀-锡合 金，其中合金经历约5%和约15%之间的塑性变形。接着，在约450了和约550了之间的高 溫下对合金进行热处理达约3小时和约5小时之间的时间。然后对所述合金进行冷加工，其 中所述合金经历约4%和约12%之间的塑性变形。然后，通过加热至约700了和约850了 之间的高溫达约3分钟和约12分钟之间的时间，使所述合金接下来经历热应力消除步骤， 从而产生所需的可成形性和屈服强度特性。
[0009] 还公开了用于提高铸造铜-儀-锡合金的可成形性W产生屈服强度为至少130ksi 的合金组合物的方法。所述合金包含约14. 5重量％至约15. 5重量％的儀、约7. 5重量％ 至约8. 5重量％的锡和余量铜。步骤包括对所述铜-儀-锡合金进行冷加工，其中所述合 金经历约5%至约15%的塑性变形。然后在约775了至约950了的高溫下对所述合金进行 热处理达约3分钟至约12分钟，W产生所需的可成形性和屈服强度特性。所得合金具有至 少130ksi的屈服强度、在横向上低于2的可成形性比率和在纵向上低于2. 5的可成形性比 率。
[0010] 下面更具体地公开本公开的运些和其他非限制性特征。
【附图说明】
[0011] 下面是附图的简要说明，其为举例说明本文所公开的示例性实施方案的目的，而 非对其进行限制的目的。
[0012] 图1是示出本公开示例性方法的流程图。
[0013] 图2是示出本公开另一示例性方法的流程图。
[0014] 图3是示出实验数据的线图，其示出在不同百分比的冷加工之后，本发明的0. 2% 补偿屈服强度为至少1巧ksi的合金的在纵向方向和横向方向上的可成形性比率（R/t)屈 服强度。
[0015] 图4是示出实验数据的线图，其示出在不同百分比的冷加工之后，本公开的0. 2% 补偿屈服强度为至少130ksi的合金的在纵向方向和横向方向上的可成形性比率（R/t)。
【具体实施方式】
[0016] 参照附图可更完整地理解本文所公开的组件、方法和装置。为了便于和易于说明 本发明，运些附图仅是示意性表示，因此并非旨在表示所述设备或其部件的相对大小和尺 寸，和/或限定或限制示例性实施方案的范围。
[0017] 尽管为了清楚起见，在W下的描述中使用了特定术语，运些术语旨在仅指代被选 择在附图中举例说明的实施方案的具体结构，并非旨在限定或限制本公开的范围。在附图 和下面的描述中，应理解类似的数字标号指代的是具有类似功能的组件。
[0018] 除非上下文中另有明确说明，单数形式的"一个"、"一种"和"所述"包括多个指代 物的情况。
[0019] 如在说明书和权利要求书中使用的，运里使用的术语"包含"、"包括"、"具有"、 "有"、"能够"、"含有"及其变化形式旨在表示开放式的连接短语、术语或词语，其要求具有 所提到的成分/步骤，并且允许具有其他成分/步骤。然而，运种描述应被解释为还描述了 组合物或方法"由所列举的成分/步骤组成"和"基本上由所列举的成分/步骤组成"的情 况，其允许仅具有所指出的成分/步骤，W及任何可能由此产生的不可避免的杂质，并排除 了其他成分/步骤。
[0020] 在本申请的说明书和权利要求书中的数值应被理解为：包括减少到相同有效数字 位数时相同的数值、W及与所述值之间的差值小于本申请中所述类型的用W确定该值的常 规测量技术的试验误差的数值。
[0021] 本文中所披露的全部范围均包括所列的端值，并且是可独立组合的（例如，范围 "2g至IOg"包括端值2g和lOg，并且包括全部的中间值。
[0022] 由一个或多个术语（如"约"和"基本上"）修饰的值可W不限于指定的精确值。用 于表示近似的用语可符合用于测量所述值的仪器的精度。修饰语"约"还应被视为公开了 由两个端值的绝对值所确定的范围。例如，"约2至约4"的表述还公开了范围"2至4"。
[0023] 除非另有明确说明，元素的百分数应视为所述合金的重量百分数。
[0024] 如本文所用，术语"亚稳合金"指的是其化学组成能够进行亚稳分解的合金。术语 "亚稳合金"是指合金的化学状态而非物理状态。因此，"亚稳合金"可W经历或不经历亚稳 分解，并且可W处于或不处于进行亚稳分解的过程中。
[00巧]亚稳老化/分解是一种运样的机制，通过该机制，多种成分可W分成具有不同的 化学组成和物理性质的独特区域或微观组织。特别地，位于相位图中屯、区域的具有总体组 成化11化composition)的晶体发生出溶。位于本公开合金表面的亚稳分解导致表面硬化。 [00%] 亚稳合金结构由原始相在特定溫度下分离而产生的均匀两相混合物和在高溫下 产生的称为溶混间隙的组合物构成。合金相自发分解为其他相，其中晶体结构保持相同，但 在结构中的原子被修饰但在尺寸上保持相似。亚稳硬化增强了基体金属的屈服强度，并包 括高度均匀的组成和微观组织。
[0027] 本文使用的铜-儀-锡合金主要包含约9. 0重量％至约15. 5重量％的儀、和约 6.0%重量至约9.0重量％的锡、W及余量铜。运种合金可得到硬化并且更易于形成可用于 各种工业和商业应用的高屈服强度产品。运种高性能的合金被设计为提供与铜-被合金相 似的性能。
[0028] 更具体地，本公开的铜-儀-锡合金包含约9%重量至约15重量％的儀和约6% 重量至约9重量％的锡和余量的铜。在更具体的实施方案中，铜-儀-锡合金包含约14. 5 重量％至约15. 5 %的儀和约7. 5重量％至约8. 5重量％的锡和余量铜。运些合金可具有将 合金分成不同的范围的各种性能的组合。更具体地，"TM04"指代运样的铜-儀-锡合金， 其通常具有10化si-125ksi的0. 2%补偿屈服强度、115ksi-13化Si的极限拉伸强度、