[发明专利]一种提高Cu-Ni-Mn-Fe合金力学性能的方法

说明书

本发明公开了一种提高Cu‑Ni‑Mn‑Fe合金力学性能的方法，首先对真空感应熔炼后的Cu‑Ni‑Mn‑Fe合金铸锭进行固溶处理，然后对固溶处理后的Cu‑Ni‑Mn‑Fe合金在低温液氮环境中进行形变处理，再依次进行时效处理与电脉冲处理，得到力学性能得到提高的Cu‑Ni‑Mn‑Fe合金。本发明的目的是提供一种提高Cu‑Ni‑Mn‑Fe合金力学性能的方法，解决了现有强化方式下Cu‑Ni‑Mn‑Fe合金易出现脆性断裂的问题。

技术领域

本发明属于有色金属材料强韧化方法技术领域，具体涉及一种提高Cu-Ni-Mn-Fe合金力学性能的方法。

背景技术

Cu-Ni-Mn-Fe合金是在锰白铜中加入少量Fe元素形成的一种新型超高强度弹性铜合金。该合金具有良好的高温性能，在400℃下仍能保持较高的强度和硬度，抗应力腐蚀性能好，导电、导热性能好，因而是特种机电工程领域的理想材料。目前，主要采用传统的固溶时效强化方式来提高Cu-Ni-Mn-Fe合金力学性能。但由于Cu-Ni-Mn-Fe合金是一种多组元铜合金，合金中溶质含量大于40wt％，溶质元素的添加改变了Cu基体的晶格常数，导致其物理性能、力学性能及铸造性能与纯Cu相比发生了很大变化，合金凝固组织中存在粗大的树枝晶和大尺寸初生相，造成严重地成分偏析。因此，现有的固溶时效强化方式虽然可以获得高强度Cu-Ni-Mn-Fe合金，但晶界间化合物的聚集以及合金组织中成分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。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高Cu-Ni-Mn-Fe合金力学性能的方法，解决了现有强化方式下Cu-Ni-Mn-Fe合金易出现脆性断裂的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种提高Cu-Ni-Mn-Fe合金力学性能的方法，首先对真空感应熔炼后的Cu-Ni-Mn-Fe合金铸锭进行固溶处理，然后对固溶处理后的Cu-Ni-Mn-Fe合金在低温液氮环境中进行形变处理，再依次进行时效处理与电脉冲处理，得到力学性能得到提高的Cu-Ni-Mn-Fe合金。

本发明的特征还在于，

对真空感应熔炼后的Cu-Ni-Mn-Fe合金铸锭进行固溶处理的具体过程为：将真空感应熔炼后的Cu-Ni-Mn-Fe合金铸锭置于箱式电阻炉中，设定固溶温度为520℃，保温时间为60min，水淬至室温。

对固溶处理后的Cu-Ni-Mn-Fe合金在低温液氮环境中进行形变处理的具体过程为：将经固溶处理后的Cu-Ni-Mn-Fe合金铸锭加工成板材并对合金板材表面进行打磨，然后在低温液氮环境下进行形变处理。

形变处理中控制合金变形量为20～75％，形变过程每次变形前在液氮中浸泡20～30min。

时效处理的具体过程为：将经低温液氮环境下形变处理后的Cu-Ni-Mn-Fe合金板材置于箱式电阻炉中，设定时效温度为430℃，保温时间为72h，空冷。

电脉冲处理的具体过程为：对经时效处理后的Cu-Ni-Mn-Fe合金板材表面进行打磨，然后设定充电电压为60V，脉冲频率为275～375Hz，待Cu-Ni-Mn-Fe合金电脉冲处理时间达到90～180s后，空冷。

电脉冲处理的整个电脉冲处理过程在TDHM-2型设备上完成。

本发明的有益效果是，本发明本发明一种提高Cu-Ni-Mn-Fe合金力学性能的方法，通过对固溶处理后的Cu-Ni-Mn-Fe合金进行低温形变处理，在合金组织中引入了更多的位错或孪晶，有效地促进了合金时效过程沉淀相的充分析出，保证合金热处理后获得了更高的强度。其次引入电脉冲处理工艺，促进了合金晶界处快速发生回复与再结晶，消除了形变过程部分位错缠结，最终获得了综合力学性能良好的Cu-Ni-Mn-Fe合金，其抗拉强度可达1080MPa以上，伸长率大于12％。

附图说明