專利名稱：一種細(xì)化析出或彌散強(qiáng)化型銅合金板帶晶粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種細(xì)化銅合金板帶晶粒的方法，特指系一種細(xì)化析出或彌散強(qiáng)化 型銅合金板帶晶粒的方法。屬于銅合金加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
析出強(qiáng)化或彌散強(qiáng)化型銅合金是一種具有優(yōu)異導(dǎo)電、導(dǎo)熱和無鐵磁性的高性能功 能材料，也是一種具有高強(qiáng)高韌、又可承受較大載荷的結(jié)構(gòu)材料，在航天航空、交通運(yùn)輸和 電工電子等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。細(xì)化晶粒是金屬常用的強(qiáng)化手段。由Hall-Petch關(guān)系可知，材料的屈服強(qiáng)度與晶 粒大小成反比，即晶粒越小其強(qiáng)度越高。細(xì)化晶粒的方法有很多，利用高溫變形過程中發(fā) 生的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶或利用冷變形后再結(jié)晶退火的傳統(tǒng)加工熱處理方法可將晶粒細(xì)化到 ο μ m 的數(shù)量級(jí)，但很難進(jìn)一步將其細(xì)化到1 2μπι以下。而等通道角擠壓(ECAP)和累積疊軋 等劇烈塑性變形技術(shù)是目前被認(rèn)為細(xì)化晶粒至亞微米級(jí)甚至納米級(jí)的有效方法。但劇烈塑 性變形制備的材料通常具有強(qiáng)度高、延性和導(dǎo)電性低的特點(diǎn)，尤其是當(dāng)晶粒細(xì)化至Iym以 下時(shí)，延伸率急劇下降已成為十分突出的問題。另外，由于采用等通道角擠壓制備的產(chǎn)品尺 寸較小，而且還需要大噸位的液壓機(jī)及昂貴的模具，這些問題制約了其在工業(yè)上的推廣和 應(yīng)用。因此，如何通過大規(guī)模常規(guī)工業(yè)手段制備1 2μπι以下的超細(xì)晶粒銅合金板帶是一 道技術(shù)難題。超細(xì)晶粒銅合金的制備，必須解決現(xiàn)有技術(shù)對(duì)材料有形狀、長(zhǎng)度等尺寸上的限制、 規(guī)模化生產(chǎn)難和延性急劇下降的問題。發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種工藝方法簡(jiǎn)單，操作方便，可 實(shí)現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，有效細(xì)化銅合金晶粒，保持超細(xì)晶粒銅合金強(qiáng)度、硬度，提高超細(xì)晶 粒銅合金延伸率的細(xì)化析出或彌散強(qiáng)化型銅合金板帶晶粒的方法。本發(fā)明一種細(xì)化析出或彌散強(qiáng)化型銅合金板帶晶粒的方法，包括下述步驟第一步熱變形將析出強(qiáng)化銅合金或彌散強(qiáng)化銅合金坯料加熱到850 900°C，保溫5 20分鐘 后進(jìn)行塑性變形，控制變形量為20% 70% ；第二步預(yù)軋將第一步所得坯料進(jìn)行變形量為40% 90%的冷軋得板坯；或?qū)⒌谝徊剿门髁线M(jìn)行變形量為40% 80%的溫軋得板坯，所述溫軋加熱溫度 小于等于300°C，保溫5 20分鐘；第三步多道次低應(yīng)變量冷軋和退火將第二步所得板坯進(jìn)行至少3道次、低應(yīng)變量冷軋，相鄰冷軋道次之間進(jìn)行退火； 即得本發(fā)明之平均尺寸為ι 2μπι的超細(xì)晶粒銅合金板帶；所述每道次變形量為10% 20% ；所述相鄰冷軋道次之間的退火工藝是退火溫度為250 350°C，保溫時(shí)間為20 100分鐘，冷卻方式空冷。本發(fā)明中，所述強(qiáng)化銅合金為析出強(qiáng)化銅合金鑄錠或粉末冶金法制備的彌散強(qiáng)化 銅合金中的一種。本發(fā)明中，所述塑性變形為熱擠壓或熱軋工藝中的一種。本發(fā)明由于采用上述工藝方法，以析出強(qiáng)化銅合金鑄錠或以粉末冶金法制備的彌 散強(qiáng)化銅合金棒坯為原料，在熱軋或熱擠壓后，反復(fù)進(jìn)行冷軋和低溫退火，通過累積應(yīng)變和 靜態(tài)回復(fù)來細(xì)化晶粒組織，可以制備超大尺寸、超細(xì)晶粒銅合金板帶，解決了現(xiàn)有細(xì)晶粒銅 合金制備受材料尺寸所限和延性低的問題，使超細(xì)晶粒銅合金板帶的低成本規(guī)?；a(chǎn)成 為可能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和積極效果1、采用反復(fù)低應(yīng)變冷軋和低溫退火，不僅能有效細(xì)化晶粒，還可改善延性和抑制 退火過程中發(fā)生的再結(jié)晶。由于低應(yīng)變冷軋導(dǎo)入的大量位錯(cuò)在隨后的退火中被亞晶的晶界 吸收，導(dǎo)致亞晶間的取向差微增，當(dāng)反復(fù)冷軋和退火累積到一定的取向差時(shí)便可形成新的 細(xì)晶組織，而退火是在0. 5Tm以下的溫度進(jìn)行的，并不會(huì)發(fā)生靜態(tài)再結(jié)晶，可一直保持加工 硬化效應(yīng)(如附圖2所示)，最終獲得同時(shí)具有高強(qiáng)度和高延性的超細(xì)晶粒銅合金板帶。2、采用本發(fā)明，在冷軋和退火反復(fù)進(jìn)行10個(gè)循環(huán)后，獲得了晶粒尺寸為1 2 μ m， 硬度為1300MPa的銅合金。3、本發(fā)明無需增加設(shè)備投資，可根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備加工制造超大尺寸超細(xì)晶粒銅合金 板帶，有良好的工業(yè)應(yīng)用前景綜上所述，本發(fā)明加工工藝設(shè)計(jì)合理、設(shè)備要求簡(jiǎn)單，操作方便，通過反復(fù)低應(yīng)變 冷軋和退火細(xì)化銅合金晶粒，提高其強(qiáng)度和延性，可有效克服現(xiàn)有的劇烈塑性變形技術(shù)在 細(xì)化銅合金晶粒時(shí)存在的延伸率急劇下降和規(guī)?；y的問題，有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。


附圖1本發(fā)明之銅合金板帶晶粒細(xì)化工藝示意圖。附圖2為本發(fā)明實(shí)施例1、實(shí)施例2反復(fù)冷軋、退火時(shí)循環(huán)次數(shù)與硬度的關(guān)系。附圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的析出強(qiáng)化銅合金反復(fù)冷軋、退火后的EBSD取向成像 圖。附圖4為本發(fā)明實(shí)施例2的析出強(qiáng)化銅合金反復(fù)冷軋、退火后的EBSD取向成像 圖。附圖5為本發(fā)明實(shí)施例3的析出強(qiáng)化銅合金反復(fù)冷軋、退火后的EBSD取向成像 圖。附圖6為本發(fā)明實(shí)施例4的析出強(qiáng)化銅合金反復(fù)冷軋、退火后的EBSD取向成像 圖。附圖7為本發(fā)明實(shí)施例5的彌散強(qiáng)化銅合金反復(fù)冷軋、退火后的EBSD取向成像 圖。附圖8為本發(fā)明實(shí)施例6的彌散強(qiáng)化銅合金反復(fù)冷軋、退火后的EBSD取向成像 圖。從附圖2可見，退火后，試件硬度不僅沒有下降，反而隨循環(huán)次數(shù)的增多緩慢增加。 從附圖3、4、5、6、7、8可以看出，合金試件經(jīng)反復(fù)冷軋、退火后，晶粒明顯細(xì)化。 實(shí)施例結(jié)合本發(fā)明的內(nèi)容提供以下六個(gè)實(shí)施例實(shí)施例1采用箱式電阻爐將析出強(qiáng)化銅合金鑄錠加熱到900°C，保溫20分鐘后進(jìn)行熱軋， 控制熱變形量為70 %，然后進(jìn)行冷軋，控制冷變形量為90 %，然后，進(jìn)行5道次，每道次變形 量為20%的冷軋，每道次冷軋后，將薄板加熱到250°C，保溫100分鐘后空冷到室溫，即得本 發(fā)明之超細(xì)晶粒銅合金板帶。由圖3可知5個(gè)循環(huán)后整個(gè)組織已被均勻細(xì)化至1 2μπι 以下。實(shí)施例2采用箱式電阻爐將析出強(qiáng)化銅合金鑄錠加熱到850°C，保溫10分鐘后進(jìn)行熱軋， 控制熱變形量為40 %，然后進(jìn)行冷軋，控制冷變形量為40 %，然后，進(jìn)行10道次，每道次變 形量為15%的冷軋，每道次冷軋后，將薄板加熱到300°C，保溫60分鐘后空冷到室溫，即得 本發(fā)明之超細(xì)晶粒銅合金板帶。由圖4可知10個(gè)循環(huán)后整個(gè)組織已被均勻細(xì)化至1 2μπι以下。實(shí)施例3采用箱式電阻爐將析出強(qiáng)化銅合金鑄錠加熱到880°C，保溫5分鐘后進(jìn)行熱軋，控 制熱變形量為20%，然后進(jìn)行冷軋，控制冷變形量為60%，然后，進(jìn)行10道次，每道次變形 量為10%的冷軋，每道次冷軋后，將薄板加熱到350°C，保溫20分鐘后空冷到室溫，即得本 發(fā)明之超細(xì)晶粒銅合金板帶。由圖5可知10個(gè)循環(huán)后整個(gè)組織已被均勻細(xì)化至1 2μπι 以下。實(shí)施例4采用箱式電阻爐將析出強(qiáng)化銅合金鑄錠加熱到900°C，保溫20分鐘后進(jìn)行熱軋， 控制熱變形量為70%，然后，將冷軋板坯加熱到250°C，保溫20分鐘后進(jìn)行溫軋，控制變形 量為80% ；然后，進(jìn)行3道次，每道次變形量為20%的冷軋，每道次冷軋后，將薄板加熱到 250°C，保溫100分鐘后空冷到室溫，即得本發(fā)明之超細(xì)晶粒銅合金板帶。由圖6可知3個(gè) 循環(huán)后整個(gè)組織已被均勻細(xì)化至1 2μπι以下。實(shí)施例5采用箱式電阻爐將粉末冶金法制備的彌散強(qiáng)化銅合金坯加熱到850°C，保溫10分 鐘后進(jìn)行熱軋，控制熱變形量為40%，然后，將冷軋板坯加熱到280°C，保溫10分鐘后進(jìn)行 溫軋，控制變形量為60% ；然后，進(jìn)行5道次，每道次變形量為15%的冷軋，每道次冷軋后， 將薄板加熱到300°C，保溫60分鐘后空冷到室溫，即得本發(fā)明之超細(xì)晶粒銅合金板帶。由圖 7可知5個(gè)循環(huán)后整個(gè)組織已被均勻細(xì)化至1 2 μ m以下。實(shí)施例6采用箱式電阻爐將粉末冶金法制備的彌散強(qiáng)化銅合金坯加熱到880°C，保溫5分 鐘后進(jìn)行熱軋，控制熱變形量為20%，然后，將冷軋板坯加熱到300°C，保溫5分鐘后進(jìn)行溫 車L，控制變形量為40% ；然后，進(jìn)行5道次，每道次變形量為10%的冷軋，每道次冷軋后，將薄板加熱到350°C，保溫20分鐘后空冷到室溫，即得本發(fā)明之超細(xì)晶粒銅合金板帶。由圖8 可知5個(gè)循環(huán)后整個(gè)組織已被均勻細(xì)化至1 2 μ m以下.
權(quán)利要求
一種細(xì)化析出或彌散強(qiáng)化型銅合金板帶晶粒的方法，包括下述步驟第一步熱變形將析出強(qiáng)化銅合金或彌散強(qiáng)化銅合金坯料加熱到850～900℃，保溫5～20分鐘后進(jìn)行塑性變形，控制變形量為20％～70％；第二步預(yù)軋將第一步所得坯料進(jìn)行變形量為40％～90％的冷軋得板坯；或?qū)⒌谝徊剿门髁线M(jìn)行變形量為40％～80％的溫軋得板坯，所述溫軋加熱溫度小于等于300℃，保溫5～20分鐘；第三步多道次低應(yīng)變量冷軋和退火將第二步所得板坯進(jìn)行至少3道次、低應(yīng)變量冷軋，相鄰冷軋道次之間進(jìn)行退火；即得本發(fā)明之平均尺寸為1～2μm的超細(xì)晶粒銅合金板帶；所述每道次變形量為10％～20％；所述相鄰冷軋道次之間的退火工藝是退火溫度為250～350℃，保溫時(shí)間為20～100分鐘，冷卻方式空冷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細(xì)化析出或彌散強(qiáng)化型銅合金板帶晶粒的方法，其特征 在于所述強(qiáng)化銅合金為析出強(qiáng)化銅合金鑄錠或粉末冶金法制備的彌散強(qiáng)化銅合金中的一 種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細(xì)化析出或彌散強(qiáng)化型銅合金板帶晶粒的方法，其特征 在于所述塑性變形為熱擠壓或熱軋工藝中的一種。
全文摘要
一種細(xì)化析出或彌散強(qiáng)化型銅合金板帶晶粒的方法，是將析出強(qiáng)化銅合金或彌散強(qiáng)化銅合金坯料加熱進(jìn)行變形量為20％～70％的塑性變形；然后，進(jìn)行冷軋或溫軋，得板坯；再將板坯進(jìn)行至少3道次、低應(yīng)變量冷軋，相鄰冷軋道次之間進(jìn)行退火的處理；即得本發(fā)明之平均尺寸為1～2μm的超細(xì)晶粒銅合金板帶。本發(fā)明加工工藝設(shè)計(jì)合理、設(shè)備要求簡(jiǎn)單，操作方便，通過反復(fù)低應(yīng)變冷軋和退火細(xì)化銅合金晶粒，提高其強(qiáng)度和延性，可有效克服現(xiàn)有的劇烈塑性變形技術(shù)在細(xì)化銅合金晶粒時(shí)存在的延伸率急劇下降和規(guī)模化難的問題，有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B21B37/74GK101812651SQ20101014763
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月15日
發(fā)明者楊續(xù)躍 申請(qǐng)人:中南大學(xué)