[发明专利]铝青铜合金的强韧化处理方法

说明书

本发明涉及一种铝青铜合金的强韧化处理方法。其质量百分比组成(%)：Cu≥83.0，Fe3.0‑5.0，Al10.0‑11.5，Mn0.5，Ni1.5，（硼+鉬+铌）总量为O.03‑O.1；其它杂质含量≤0.5.制造步骤为：装料，使铜:铝重量之比少于或等于2，升温熔化后，加电解锰，锰熔化后，提温至1300℃，加镍，铁和硼、鉬、铌。熔化，用干燥的氮气脱气，马上浇注。拉伸试样浇入绿砂船底模中。将铸锭加热到650‑750℃，保温2‑8小时，水淬或在氮气流中冷却。本发明在合金冶炼中添加了微量添加物(B+Mo+Nb)，细化晶粒，以细小的等轴晶全部取代粗大的柱状晶，同时改变β相或(α+γ₂)的形态和分布，通过对铸锭水淬或在氮气流中冷却，消除或减少合金结构中有害的γ₂相的体积部分，改善了UTS和YS，并使铸绽的塑性增加，提高了合金的性能。本发明合金不仅强度高，而且延性好。

技术领域

本发明涉及一种铝青铜合金的强韧化处理方法，具体为基于铝青铜C95400合金的强韧化处理方法，得到高强韧铝青铜合金。

背景技术

C95400合金价格低廉，有高的强度、导电性和导热性，加工性能、钎焊性和耐蚀性优良，通过合金化能在很大范围内控制其性能，它是目前微电子器件中用量最多的一种材料。

C95400铝青铜合金为Cu-Al-Fe合金，作为铝青铜系列中一种重要的工业合金，在美国ASTMB148标准中规定的化学成分（%）为: Cu83.0min，Fe3.0-5.0，Al10.0-11.5，Mn0.5（锰元素的最大含量，max），Ni1.5（镍元素的最大含量，max）。美国标准中的机械性能最低要求UTS(极限抗拉强度)515Mpa，0.5%YS(屈服强度)205Mpa，EL(断后伸长率)12%，机械性能是从单独铸造试棒中获得的。由于合金铝含量高，铸件在实际生产的缓冷条件下会引起β共析转变为硬而脆α+γ₂相的混合物，从而造成延性不良。研究表明([美]JM.Sadayapp等AFSTransations2004)，C95400合金不论其成分如何和铸造落砂时间长短，UTS和YS均可以保留。唯有延性需要加以修订，降到2%而非现有的12%，这是最低值，可通过含铝量11.5%和落砂时间60分钟来保证。那种将铝含量应控制低于10.6%(铝含量波动范围在10.0-10.6%)，铸件落砂时间在10分钟以内来作为解决合金延性不良问题的一种手段，这在实际铸造作业中是不可能的。

中国专利CN107881362A公开了一种高强韧的铜-镍-锡合金，所述合金包含：5重量％至20重量％的镍；5重量％至10重量％的锡；除杂质和微量添加物之外，余量为铜；其中所述微量添加物选自由硼、锆、铁、铌（Nb）、锰和镁所构成的组合中的至少一种，并且其中所述微量添加物各自的含量不超过所述制品的0.3重量％，微量添加物包括硼、锆、铁和铌，这些微量添加物进一步增强了等轴晶体的形成，并且还减少了固溶热处理期间基质中的Ni和Sn扩散速率间的差异。该合金通过包括固溶退火、冷加工和亚稳硬化在内的加工处理步骤形成。这些处理步骤包括第一热处理/均质化步骤，随后为热加工、固溶退火、冷加工、以及第二热处理/亚稳硬化步骤。但这种合金不属铝青铜类。

CN108315733A公开了一种铝青铜合金梯度涂层的制备方法，涂层材料包括Al、Cu、Fe、Ni、Mn、Si、Cr、B和Mo九种元素。这种铝青铜没有机械性能方面的考核。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝青铜合金的强韧化处理方法，具体是基于C95400铝青铜合金的强韧化处理方法。在合金冶炼中添加微量元素并通过对铸锭加热，保温，水淬或在氮气流中冷却，消除或减少合金结构中有害的γ₂相的体积部分，改善UTS和YS，并使铸绽的塑性增加，提高了合金的性能。本发明实现了该标准成分合金不仅强度高，而且延性好。不仅UTS和YS均可以保留，也不用修订标准中的EL数值。