專利名稱：一種復雜銅-鋅合金的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種銅-鋅合金，特別涉及一種具有良好穩(wěn)定性的復雜銅-鋅合金的制造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，各種工程以及工作場合都離不開自動化設(shè)備，一些特殊場合對于設(shè)備在工作中的溫度有著嚴格要求，除了一些額外的冷卻工具和手段外，還通常需要采用散熱性好的材料；銅的熱傳導性能非常高，然而銅的儲藏量有限，近些年價格也不斷攀升，增加了生產(chǎn)成本，因此實際生產(chǎn)中，經(jīng)常采用銅-鋅合金作為替代。普通銅-鋅合金以銅為基礎(chǔ)，鋅作主要添加元素，其具有美觀的黃色，銅-鋅合金同樣具有良好的散熱性能，相比純Cu其造價低廉，又具有一定的機械性能，因此已得到廣泛使用。普通銅-鋅二元合金包括多種組織，其中α相是鋅在銅中的置換固溶體，常溫可固溶約38%Ζη，具有面心立方晶格，塑性良好，適宜進行冷熱加工，隨著Cu中溶Zn量增加， 固溶強化作用增強；β相是電子化合物CuZn為基的固溶體，具有體心立方晶格。除了 α、 β相以外，銅-鋅合金中一般也存在Y相，Y相是以復雜電子化合物為基的固溶體，具有復雜立方晶格，Y相性質(zhì)硬脆，對銅合金性能不利。為了改善普通銅-鋅合金的性能，現(xiàn)有技術(shù)中，通常在銅-鋅合金中加入少量錫、 鋁、錳、鐵、硅、鎳、鉛等元素，構(gòu)成三元、四元、甚至五元合金，即為復雜銅-鋅合金，亦稱特殊銅-鋅合金。復雜銅-鋅合金的組織，一般可根據(jù)銅-鋅合金中加入元素的“鋅當量系數(shù)”來推算。在銅鋅合金中加入少量其他合金元素，會使Cu-Zn狀態(tài)圖中的α / (α+β)相區(qū)向左或向右移動。所以特殊銅-鋅合金的組織，通常相當于普通銅-鋅合金中增加或減少了鋅含量的組織。例如，在Cu-Zn合金中加入1% Si后的組織，即相當于在Cu-Zn合金中增加10% Si的合金組織。所以Si的“鋅當量”為10。又例如，如果Si的“鋅當量系數(shù)”最大，使Cu-Zn系中的α / (α+β)相界顯著移向銅側(cè)，即強烈縮小α相區(qū)。Ni的“鋅當量系數(shù)”為負值，即擴大α相區(qū)。少量多元強化是提高合金性能的一種途徑，然而，由于特殊銅-鋅合金中的α相及β相是多元復雜固溶體，再加上可能出現(xiàn)的Y相，所少量的元素同時存在兩方面的影響，一方面可能提高合金的耐蝕性、強度性能，另一方面則增加材料的脆性，影響合金的彎曲和切削性等性能。所以，對于合金的材料選擇及其組分配比需要經(jīng)過大量實驗和對比分析才能得到。等通道轉(zhuǎn)角擠壓全稱為equal-channel angular pressing,。上世紀70年代初由前蘇聯(lián)人Segal提出，材料在模具中受到強烈剪切變形，而外形保持不變，故可反復進行擠壓,從而積累大量應(yīng)變,可用于細化材料晶粒。90年代，Valiev教授成功利用了這種方法對粗晶金屬及合金實現(xiàn)了組織超細化，從而逐漸成為一種主要的塑性變形細化的途徑。 ECAP作為一種能夠獲得超細晶的劇烈塑性變形方法而得到了進一步的發(fā)展與應(yīng)用，并被視為塊體金屬超細晶材料的制備技術(shù)之一，是當今國際前沿令人矚目的課題。ECAP其優(yōu)點是在不改變材料橫截面積的情況下產(chǎn)生大的塑性變形，從而使材料的重復變形成為可能， 可以獲得大的累積應(yīng)變，進而能夠有效地將塊體材料內(nèi)部的晶粒細化。ECAP屬于復雜的非線性大變形過程，對于具體的合金需要進行大量實驗選擇合適的過程和參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是提供一種具有特殊散熱需要的具有良好穩(wěn)定性的復雜銅-鋅合金，其經(jīng)過實驗得出具有良好的散熱性能和機械性能。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種復雜銅-鋅合金的制造方法，包含以下步驟
1)取材，選擇以下化學成分重量百分比的原料
Zn: 28 30%,C :O. 02 O. 03% ;
Mn 2. Γ2. 3% ；Si 0. 15^0. 20%,
Nb 0. 04、. 06%,Ti 0. 02、. 04%,
V0. 05、. 09%,Mo 0. Γ0. 4%,
Cr 0. 55、. 65%,Al 0. 06、. 10%
其余為Cu和雜質(zhì)；
2)將上述材料置于5t罩式電阻爐內(nèi)熔煉，在熔煉過程中除氣除渣，從而進行高潔凈度精煉；
3)鑄成合金的鑄型；
4)經(jīng)過24小時的440°C 460° C的均勻退火處理；
5)采用線切割將鑄態(tài)合金加工成IOmmXIOmmX40mm的柱狀試件；6)將切割后的試件進行表面預(yù)處理，表面均勻涂覆固體潤滑劑；
7)然后置入模具中預(yù)熱至500°C保溫30分鐘，再施加壓力進行連續(xù)7-10道次等通道轉(zhuǎn)角擠壓，相鄰擠壓道次之間試樣旋轉(zhuǎn)180°以提高擠壓組織均勻性；
8)將等通道轉(zhuǎn)角擠壓后試件放入退火爐加熱至600°C保溫30分鐘，然后取出油淬至室溫。本發(fā)明的特點在于，通過實驗優(yōu)選處復雜銅-鋅合金的配比，并且與熱處理工藝以及等通道轉(zhuǎn)角擠壓工藝相結(jié)合，可進一步細化CU-Zn系合金的晶粒和第二相分布形態(tài)， 提高該合金的穩(wěn)定性和強度以及韌性，并且工藝操作與設(shè)備要求簡單。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行進一步說明。通過以下步驟制造本發(fā)明的具有良好穩(wěn)定性的復雜銅-鋅合金。實施例I
I)取材，選擇以下化學成分重量百分比的原料
Zn: 28%,C 0. 02% ；Mn 2. 1% ；Si 0. 15%,
Nb 0. 04%,Ti 0. 02%,
V0. 05%,Mo 0. 1%，
Cr 0. 55%,Al 0. 06%
其余為Cu和雜質(zhì)；
2)將上述材料置于5t罩式電阻爐內(nèi)熔煉，在熔煉過程中除氣除渣，從而進行高潔凈度精煉；
3)鑄成合金的鑄型；
4)經(jīng)過24小時的440°C左右的均勻退火處理；
5)采用線切割將鑄態(tài)合金加工成IOmmXIOmmX40mm的柱狀試件；6)將切割后的試件進行表面預(yù)處理，表面均勻涂覆固體潤滑劑；
7)然后置入模具中預(yù)熱至500°C保溫30分鐘，再施加壓力進行連續(xù)7-10道次等通道轉(zhuǎn)角擠壓，相鄰擠壓道次之間試樣旋轉(zhuǎn)180°以提高擠壓組織均勻性；
8)將等通道轉(zhuǎn)角擠壓后試件放入退火爐加熱至600°C保溫30分鐘，然后取出油淬至室溫。
制得的合金件在CMT5105電子萬能試驗機上進行測試力學性能，并在MTS材料實驗技術(shù)進行斷裂韌性實驗。經(jīng)測試，采用本發(fā)明制得的具有良好穩(wěn)定性的復雜銅-鋅合金的屈服強度為634MPa，斷裂韌性為936 ，其晶粒尺寸分布均勻，晶界得到凈化，晶粒尺寸約40μπι，明顯低于原始鑄態(tài)合金。該合金經(jīng)10次熱循環(huán)試驗后形狀回復率達到穩(wěn)定值，其值高達50%，在具備良好散熱性能的同時也具有很好的機械性能。實施例2
I)取材，選擇以下化學成分重量百分比的原料
Zn: 30%,C 0.03%;
Mn2. 3% ；SiO. 20%，Nb0. 06%，Ti O. 04%，V O. 09%，Mo0. 4%，CrO. 65%,Al O. 10%
其余為Cu和雜質(zhì)；
2)將上述材料置于5t罩式電阻爐內(nèi)熔煉，在熔煉過程中除氣除渣，從而進行高潔凈度精煉；
3)鑄成合金的鑄型；
4)經(jīng)過24小時的460°C左右的均勻退火處理。5)采用線切割將鑄態(tài)合金加工成IOmmX IOmmX40mm的柱狀試件；6)將切割后的試件進行表面預(yù)處理，表面均勻涂覆固體潤滑劑；
7)然后置入模具中預(yù)熱至500°C保溫30分鐘，再施加壓力進行連續(xù)7-10道次等通道轉(zhuǎn)角擠壓，相鄰擠壓道次之間試樣旋轉(zhuǎn)180°以提高擠壓組織均勻性；
8)將等通道轉(zhuǎn)角擠壓后試件放入退火爐加熱至600°C保溫30分鐘，然后取出油淬至室溫。制得的合金試件在CMT5105電子萬能試驗機上進行測試力學性能，并在MTS材料實驗技術(shù)進行斷裂韌性實驗。經(jīng)測試，采用本發(fā)明制得的具有良好穩(wěn)定性的復雜銅-鋅合金的屈服強度為647MPa，斷裂韌性為867 Nwnnfm，其晶粒尺寸分布均勻，晶界得到凈化， 晶粒尺寸約40 μ m，明顯低于原始鑄態(tài)合金。該合金經(jīng)10次熱循環(huán)試驗后形狀回復率達到穩(wěn)定值，其值高達50%，在具備良好散熱性能的同時也具有很好的機械性能。
權(quán)利要求
1.一種復雜銅-鋅合金的制造方法，其特征在于，包含以下步驟I)取材，選擇以下化學成分重量百分比的原料Zn: 28 30%,C 0. 02 O. 03% ；Si 0. 15 O. 20%,Mn 2. Γ2. 3% ； Nb 0. 04、. 06%, V 0. 05、. 09%, Cr 0. 55、. 65%,Ti 0. 02、. 04%, Mo 0. Γ0. 4%,Al 0. 06、. 10%其余為Cu和雜質(zhì)；2)將上述材料置于5t罩式電阻爐內(nèi)熔煉，在熔煉過程中除氣除渣，從而進行高潔凈度精煉；3)鑄成合金的鑄型；4)經(jīng)過24小時的440°C 460° C的均勻退火處理；5)采用線切割將鑄態(tài)合金加工成IOmmXIOmmX40mm的柱狀試件；6)將切割后的試件進行表面預(yù)處理，表面均勻涂覆固體潤滑劑；7)然后置入模具中預(yù)熱至500°C保溫30分鐘，再施加壓力進行連續(xù)7-10道次等通道轉(zhuǎn)角擠壓，相鄰擠壓道次之間試樣旋轉(zhuǎn)180°以提高擠壓組織均勻性；8)將等通道轉(zhuǎn)角擠壓后試件放入退火爐加熱至600°C保溫30分鐘，然后取出油淬至室
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復雜銅-鋅合金的制造方法，包含以下步驟取材，選擇一定比例的Zn、C、Mn、Si、Nb、Ti、V、Mo、Cr、Al以及Cu；將上述材料置于5t罩式電阻爐內(nèi)熔煉，在熔煉過程中除氣除渣，從而進行高潔凈度精煉；鑄成合金的鑄型；經(jīng)過24小時的440°C～460°C的均勻退火處理；采用線切割將鑄態(tài)合金加工成柱狀試件；將切割后的試件進行表面預(yù)處理，表面均勻涂覆固體潤滑劑；進行連續(xù)7-10道次等通道轉(zhuǎn)角擠壓,將等通道轉(zhuǎn)角擠壓后試件放入退火爐加熱至600℃保溫30分鐘，然后取出油淬至室溫。本發(fā)明的特點在于，可進一步細化Cu-Zn系合金的晶粒和第二相分布形態(tài)，提高該合金的穩(wěn)定性和強度以及韌性，并且工藝操作與設(shè)備要求簡單。
文檔編號C22C1/02GK102605210SQ20121008200
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月26日
發(fā)明者朱春來 申請人:朱春來