一种改善CuNiMnFe合金塑韧性的方法
【专利摘要】本发明公开了一种改善CuNiMnFe合金塑韧性的方法，首先对真空感应熔炼后的CuNiMnFe合金进行固溶处理，然后将固溶处理后的CuNiMnFe合金放置于热压模具中进行压应力下时效处理，得到塑韧性良好的CuNiMnFe合金。本发明方法，通过在CuNiMnFe合金时效处理过程中施加一压应力作用，由于温度与压应力的双重作用，细化了CuNiMnFe合金原有树枝晶组织，通过改变强化相的析出过程来调控强化相的种类、数量、形貌、大小以及取向。经过压应力作用下时效处理后的CuNiMnFe合金除了具有很高的强度与硬度外，同时还保持良好的塑韧性，其抗拉强度在可达750Mpa以上，伸长率大于6％。
【专利说明】
一种改善CuN i MnFe合金塑韧性的方法
技术领域
[0001 ]本发明属于合金材料强韧化领域，具体涉及一种改善CuNiMnFe合金塑韧性的方法。
【背景技术】
[0002]CuNiMnFe合金属于典型的沉淀强化型合金，是一种新型高弹性高强度多元铜合金材料。该合金广泛应用于载人航天、卫星导航系统、煤层开发、电子工业等领域，由于其在物理性能方面表现出不导磁的特性，因而在高强度隔磁材料方面也有广泛应用。目前，CuNiMnFe合金的强化方式主要是固溶强化，细晶强化和沉淀强化等方式，但由于CuNiMnFe合金是一种多组元铜合金，凝固过程中容易出现成分偏析和粗大的树枝晶，而且，由于Fe在Cu中的固溶度从高温到室温差异较大，导致合金中Fe元素在降温过程中脱溶并与Mn元素形成金属间化合物存在于晶界和枝晶间，因而通过这些强化方式虽然可以获得高强度CuNiMnFe合金，但这一晶界化合物的聚集以及合金组织中成分的偏析等严重影响了合金的塑性，导致在一些重要零部件使用过程中往往会出现脆性断裂，其伸长率小于4%。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种改善CuNiMnFe合金塑韧性的方法，解决了现有强化方式下CuNiMnFe合金塑韧性较低的问题。
[0004]本发明所采用的技术方案是，一种改善CuNiMnFe合金塑韧性的方法，首先对真空感应熔炼后的CuNiMnFe合金进行固溶处理，然后将固溶处理后的CuNiMnFe合金放置于热压模具中进行压应力下时效处理，得到塑韧性良好的CuNiMnFe合金。
[0005]本发明的特点还在于，
[0006]CuNiMnFe合金固溶处理:将铸态CuNiMnFe合金放置于箱式炉中，设定固溶温度为520 ± 3 °C，保温时间为60min，水淬至室温。
[0007]压应力下CuNiMnFe合金时效处理的具体过程为:将固溶处理后的CuNiMnFe合金放置于热压模具中，然后将热压模具放入气氛保护热压烧结炉中，整个时效过程在H2气氛保护下完成，加热20min至时效温度为430 ± 3°C，保温720min?2880min，加热过程中给热压模具加压5?20Mpa，待CuNiMnFe合金时效时间达到相应设定值后，随炉冷却，冷却过程在N2气氛保护下完成。
[0008]本发明的有益效果是，本发明一种改善CuNiMnFe合金塑韧性的方法，通过在CuNiMnFe合金时效处理过程中施加一压应力作用，由于温度与压应力的双重作用，细化了CuNiMnFe合金原有树枝晶组织，通过改变强化相的析出过程来调控强化相的种类、数量、形貌、大小以及取向。经过压应力作用下时效处理后的CuNiMnFe合金除了具有很高的强度与硬度外，同时还保持良好的塑韧性，其抗拉强度在可达750Mpa以上，伸长率大于6%。
【附图说明】
[0009]图1是无压时效处理后的CuNiMnFe合金组织；
[0010]图2是实施例2压应力下时效处理后的CuNiMnFe合金组织；
[0011]图3是实施例2压应力下时效处理后的CuNiMnFe合金抗拉强度曲线。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0013]本发明改善CuNiMnFe合金塑韧性的方法，首先对铸态CuNiMnFe合金进行固溶处理，然后将固溶处理后的CuNiMnFe合金放置于热压模具中进行压应力作用下时效处理，得到塑韧性良好的CuNiMnFe合金。
[0014]具体步骤为:
[0015]步骤I，将铸态CuNiMnFe合金放置于箱式炉中，设定固溶温度为520±3°C，保温时间为60min，水淬至室温，用砂纸打磨表面后备用；
[0016]步骤2，将固溶处理后的CuNiMnFe合金放置于热压模具中，然后将热压模具放入气氛保护热压烧结炉中，为了防止时效过程中CuNiMnFe合金发生氧化，向气氛保护热压烧结炉中通入H2,加热20min至时效温度为430±3°C，保温720min?2880min，加热过程中给热压模具加压5?20Mpa，待CuNiMnFe合金时效时间达到相应设定值后，随炉冷却，冷却过程在N2气氛保护下完成，得到塑韧性良好的CuNiMnFe合金。
[0017]压应力作用下时效处理会使CuNiMnFe合金组织发生细化，同时会改变合金组织中强化相的析出过程。在压应力作用下时效处理过程中，不同压应力值会引起CuNiMnFe合金组织中产生不同数量的位错等组织缺陷，从而为次生相的形核和生长提供条件，由于压应力与温度的双重作用，CuNiMnFe合金在时效处理过程中会发生动态回复与再结晶，使得合金组织形貌由原始树枝晶向等轴晶转变，进而通过细晶强化与沉淀强化等方式相结合提高了 CuNiMnFe合金塑性。
[0018]本发明改善CuNiMnFe合金塑韧性的方法，压应力作用下时效处理后的CuNiMnFe合金组织分布均匀，同时还保持较高的强度硬度与良好的塑韧性，其抗拉强度最高可达880Mpa以上，伸长率大于6%，该方式操作简单，强化效果显著，绿色环保。
[0019]实施例1
[0020]压应力作用下CuNiMnFe合金时效处理改善塑韧性，将铸态CuNiMnFe合金加工成尺寸为16_ X 16mm X 10mm长方体；
[0021]将加工后的CuNiMnFe合金放置于SX-10-12箱式电阻炉中，设定固溶温度为520°C，保温时间为60min，水淬至室温，用砂纸打磨表面后备用；
[0022]将固溶处理后的CuNiMnFe合金放置于SLQ-16B型气氛保护热压烧结炉内的热压模具中，为了防止合金发生氧化，向气氛保护热压烧结炉中通入H2,加热20min至时效温度为430 0C，保温1440min，保温过程中给热压模具加压5Mpa，待CuNiMnFe合金时效时间达到相应设定值后，随炉冷却，冷却过程在犯气氛保护下完成，得到塑韧性良好的CuNiMnFe合金，其抗拉强度可达750MPa，伸长率可达10%。
[0023]实施例2
[0024]压应力作用下CuNiMnFe合金时效处理改善塑韧性，将铸态CuNiMnFe合金加工成尺寸为16_ X 16mm X 10mm长方体；
[0025]将加工后的CuNiMnFe合金放置于SX-10-12箱式电阻炉中，设定固溶温度为517°C，保温时间为60min，水淬至室温，用砂纸打磨表面后备用；
[0026]将固溶处理后的CuNiMnFe合金放置于SLQ-16B型气氛保护热压烧结炉内的热压模具中，为了防止合金发生氧化，向气氛保护热压烧结炉中通入H2,加热20min至时效温度为428 °C，保温2160min，保温过程中给热压模具加压15Mpa，待CuNiMnFe合金时效时间达到相应设定值后，随炉冷却，冷却过程在犯气氛保护下完成，得到塑韧性良好的CuNiMnFe合金，其抗拉强度可达824MPa，伸长率可达9 %。
[0027]图1是无压时效处理后的CuNiMnFe合金组织，呈现树枝晶方式生长。
[0028]图2为实施例2压应力下时效处理后的CuNiMnFe合金组织，可以看出，压应力作用下时效处理后CuNiMnFe合金组织明显得到细化，由树枝晶变为等轴晶，组织更加均匀。由于细晶强化与沉淀强化的共同作用，使CuNiMnFe合金在保持高强度的同时具有较高的伸长率。
[0029]图3为实施例3压应力下时效处理后的CuNiMnFe合金进行拉伸实验，所获得的抗拉强度曲线，从图3中可以看到实施例下CuNiMnFe合金抗拉强度为823.65Mpa，伸长率为8.64%。
[0030]实施例3
[0031]压应力作用下CuNiMnFe合金时效处理改善塑韧性，将铸态CuNiMnFe合金加工成尺寸为16_ X 16mm X 10mm长方体；
[0032]将加工后的CuNiMnFe合金放置于SX-10-12箱式电阻炉中，设定固溶温度为523°C，保温时间为60min，水淬至室温，用砂纸打磨表面后备用；
[0033]将固溶处理后的CuNiMnFe合金放置于SLQ-16B型气氛保护热压烧结炉内的热压模具中，为了防止合金发生氧化，向气氛保护热压烧结炉中通入H2,加热20min至时效温度为433°C，保温1440min，保温过程中给热压模具加压20Mpa，待CuNiMnFe合金时效时间达到相应设定值后，随炉冷却，冷却过程在犯气氛保护下完成，得到塑韧性良好的CuNiMnFe合金，其抗拉强度可达880MPa，伸长率可达6%。
[0034]实施例4
[0035]压应力作用下CuNiMnFe合金时效强化，将铸态CuNiMnFe合金加工成尺寸为16mmX16mm X I OOmm长方体；
[0036]将加工后的CuNiMnFe合金放置于SX-10-12箱式电阻炉中，设定固溶温度为521°C，保温时间为60min，水淬至室温，用砂纸打磨表面后备用；
[0037]将固溶处理后的CuNiMnFe合金放置于SLQ-16B型气氛保护热压烧结炉内的热压模具中，为了防止合金发生氧化，向气氛保护热压烧结炉中通入H2,加热20min至时效温度为427 0C，保温2880min，保温过程中给热压模具加压17.5Mpa，待CuNiMnFe合金时效时间达到相应设定值后，随炉冷却，冷却过程在％气氛保护下完成，得到塑韧性良好的CuNiMnFe合金。
[0038]实施例5
[0039]压应力作用下CuNiMnFe合金时效强化，将铸态CuNiMnFe合金加工成尺寸为16mmX16mm X I OOmm长方体；
[0040]将加工后的CuNiMnFe合金放置于SX-10-12箱式电阻炉中，设定固溶温度为519°C，保温时间为60min，水淬至室温，用砂纸打磨表面后备用；
[0041 ]将固溶处理后的CuNiMnFe合金放置于SLQ-16B型气氛保护热压烧结炉内的热压模具中，为了防止合金发生氧化，向气氛保护热压烧结炉中通入H2,加热20min至时效温度为430°C，保温720min，保温过程中给热压模具加压lOMpa，待CuNiMnFe合金时效时间达到相应设定值后，随炉冷却，冷却过程在他气氛保护下完成，得到塑韧性良好的CuNiMnFe合金。
【主权项】
1.一种改善CuNiMnFe合金塑韧性的方法，其特征在于，首先对真空感应熔炼后的CuNiMnFe合金进行固溶处理，然后将固溶处理后的CuNiMnFe合金放置于热压模具中进行压应力下时效处理，得到塑韧性良好的CuNiMnFe合金。2.根据权利要求1所述的改善CuNiMnFe合金塑韧性的方法，其特征在于，所述CuNiMnFe合金固溶处理:将铸态CuNiMnFe合金放置于箱式炉中，设定固溶温度为520±3°C，保温时间为60min，水淬至室温。3.根据权利要求1或2所述的改善CuNiMnFe合金塑韧性的方法，其特征在于，压应力下CuNiMnFe合金时效处理的具体过程为:将固溶处理后的CuNiMnFe合金放置于热压模具中，然后将热压模具放入气氛保护热压烧结炉中，整个时效过程在出气氛保护下完成，加热20min至时效温度为430±3°C，保温720min?2880min，加热过程中给热压模具加压5?20Mpa，待CuNiMnFe合金时效时间达到相应设定值后，随炉冷却，冷却过程在N2气氛保护下完成。
【文档编号】C22F1/02GK106048483SQ201610573586
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月20日
【发明人】邹军涛, 石浩, 梁淑华, 杨晓红, 肖鹏, 赵聪, 李思林
【申请人】西安理工大学