[发明专利]一种机械振动处理制备高性能铍铜合金的方法及高性能铍铜合金

说明书

本发明提供了一种机械振动处理制备高性能铍铜合金的方法及高性能铍铜合金，属于金属材料加工领域，包括如下步骤：(1)将合金原料进行熔炼，得到熔体；(2)将所述步骤(1)得到的熔体浇铸到处于机械振动的模具中，并保持机械振动至熔体完全凝固，得到铍铜合金铸锭；所述机械振动的幅度为1～4mm，机械振动的频率为25～75Hz；(3)将所述步骤(2)得到的铍铜合金铸锭依次进行固溶处理和分级时效处理，得到高性能铍铜合金；所述固溶处理的温度为920～950℃，固溶处理的时间为0.8～1.2h。本发明提供的方法不仅工艺简单、生产成本低廉、对熔炼设备要求较低，而且该方法制备得到的铍铜合金力学性能优异且导电性高。

技术领域

本发明涉及金属材料加工领域，具体涉及一种机械振动处理制备高性能铍铜合金的方法及高性能铍铜合金。

背景技术

铍铜合金是以铍为主加元素的铜基合金材料，其加工方法可锻、可铸，铍铜合金经淬火时效处理后具有高的强度、硬度和弹性极限，并且稳定性好，具有耐蚀、耐磨、耐疲劳、导电导热性好、受到冲击时不会产生火花等一系列优点，其综合性能居铜合金之首。然而，铍铜合金虽具有许多优良的性能，但其工序复杂，且在铸造情况下容易出现较多气孔、晶粒粗大且组织不均匀等严重问题，导致铸锭成品率低，性能难以获得较大提升，而且生产成本高。

目前，获得高性能铍铜合金材料的制备方法主要有合金化法、复合材料法和快速凝固法等。而机械振动作为一种简便有效的提高合金性能的方法，常用于铝合金、镁合金的制备，但是目前还鲜有采用该工艺制备可批量生产的高性能铜合金。这是由于机械振动能够使合金凝固时枝晶破碎、增加液相形核数量，容易使铍铜合金中作为第二相的形成元素铍随之形核析出，而铍铜合金主要是依靠时效热处理过程中铍的析出强化提高铍铜合金性能的，如果较多的铍元素过早地形成析出相容易使铍铜合金在后续热处理过程中晶粒粗化导致铍铜合金性能降低；而且即使可以通过固溶处理使得铸锭中的析出相重新溶解，但是固溶时间较长，不仅使得生产成本增加，而且较长时间的固溶处理也容易导致铜基体晶粒长大而粗化，从而难以有效提高铍铜合金的性能。经对现有技术的文献检索发现，虽然公开号为“CN102181744A”的发明专利公开了一种高性能铍铜合金及其制备方法，在浇铸时经振动金属型在铸造装置内成型，但是并未记载如何设置机械振动参数来获得高性能铍铜合金，而且后续仍需经过至少5h的长时间固溶处理，生产成本高。

因此，将机械振动应用于制备高性能铍铜合金，开发一种既简便有效、安全快速又能批量生产高性能铍铜合金的制备方法具有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机械振动处理制备高性能铍铜合金的方法及高性能铍铜合金，该方法不仅工艺简单、生产成本低廉、对熔炼设备要求较低，而且该方法制备得到的铍铜合金力学性能优异且导电性高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种机械振动处理制备高性能铍铜合金的方法，包括如下步骤：

(1)将合金原料进行熔炼，得到熔体；

(2)将所述步骤(1)得到的熔体浇铸到处于机械振动的模具中，并保持机械振动至熔体完全凝固，得到铍铜合金铸锭；所述机械振动的幅度为1～4mm，机械振动的频率为25～75Hz；

(3)将所述步骤(2)得到的铍铜合金铸锭依次进行固溶处理和分级时效处理，得到高性能铍铜合金；所述固溶处理的温度为920～950℃，固溶处理的时间为0.8～1.2h。

优选的，所述步骤(1)中的合金原料，按质量百分数计，包括0.6～1.2％的纯钴片、1.5～2.0％的纯镍丝、11.6％～20.3％的铍铜中间合金和余量的电解铜。

优选的，所述铍铜中间合金为Cu-3.8Be中间合金。

优选的，所述步骤(1)中熔炼的温度为1300～1350℃，熔炼的时间为60～90s。