[发明专利]一种提升镍铝青铜合金强度和韧性的热处理工艺方法

权利要求书

1.一种提升镍铝青铜合金强度和韧性的热处理工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)高温固溶处理：将镍铝青铜合金原料置于950～980℃的热处理炉中保温1.0～6.0h，获得组织均匀的单一高温β相组织；

(2)双相组织调控处理：将步骤(1)处理后的材料快速冷却至700～920℃，然后淬火至室温，得到魏氏体α相和β'马氏体双相组织；

(3)低温峰时效处理：将步骤(2)处理后的材料在100～350℃进行峰时效处理，保温时间为1.0～6.0h，冷却至室温，得到超细的k相、回火α相和马氏体三相组织；

(4)中温马氏体回火处理：对步骤(3)处理后的材料进行中温短时马氏体回火处理，回火温度为550～650℃，保温时间不超过40min，获得高强韧镍铝青铜材料。

2.根据权利要求1所述一种提升镍铝青铜合金强度和韧性的热处理工艺方法，其特征在于，

步骤(1)高温固溶处理中：将镍铝青铜合金原料置于热处理炉中保温时间为1.0～2.0h；

步骤(2)双相组织调控处理中：快速冷却温度至750～900℃；

步骤(3)低温峰时效处理中：峰时效处理温度为250～350℃，保温时间为2.0～4.0h；

步骤(4)温马氏体回火处理中：回火温度为580～620℃，保温时间不超过30min。

3.根据权利要求1或2所述的一种提升镍铝青铜合金强度和韧性的热处理工艺方法，其特征在于，步骤(4)所述的中温马氏体回火处理中回火时间为t₁，所述t₁按下式确定：

t₁＝d^1/2×min/mm^1/2+t₀×min；

其中，d为处理材料或工件的厚度，单位为mm，取值范围为d∈(1,400)；t₀为常数，取值范围为t₀∈[5,10]。

4.根据权利要求1或2所述的一种提升镍铝青铜合金强度和韧性的热处理工艺方法，其特征在于，步骤(2)所述的双相组织调控处理中冷却速度不小于30℃/s，采取的冷却介质为水汽、盐、或空气；

步骤(3)低温峰时效处理所采取的冷却介质为空气、水、盐水、或液氮。

5.根据权利要求1或2所述的一种提升镍铝青铜合金强度和韧性的热处理工艺方法，其特征在于，步骤(1)中所选取的镍铝青铜合金原料为商用镍铝青铜合金，包括QAl9-4-4、QAl10-4-4、或QAl10-5-5，原料状态为铸态、热挤压态、淬火态、变形态的板材、棒材或工件。

6.根据权利要求1或2所述的一种提升镍铝青铜合金强度和韧性的热处理工艺方法，其特征在于，步骤(1)中高温固溶处理获得的单一高温β相组织不含有微米级尺寸的k相，β相的晶粒尺寸不超过30μm；

步骤(2)所述的双相组织调控处理所获组织为纳米k相析出的β'马氏体基体和比例不同的魏氏体α相，魏氏体α相的体积分数不超过50％，马氏体和魏氏体α相中包含微米级k相的体积分数不超过5％。

7.根据权利要求1或2所述的一种提升镍铝青铜合金强度和韧性的热处理工艺方法，其特征在于，步骤(3)中低温峰时效处理后组织中析出相主要包括尺寸在80～200nm和10～50nm的两类纳米k相。

8.根据权利要求1或2所述的一种提升镍铝青铜合金强度和韧性的热处理工艺方法，其特征在于，步骤(4)所述中温马氏体回火处理所得高强韧镍铝青铜合金组织为回火α相与呈片层状排布的(α+k)相，片层结构回火马氏体组织，同取向的片层组尺寸在10μm以下，其中k相呈高密度弥散分布，主要包括沿片层方向分布的Fe₃Al基k₄相和NiAl基k₃相。

9.根据权利要求2所述的一种提升镍铝青铜合金强度和韧性的热处理工艺方法，其特征在于，当步骤(2)双相组织调控处理引入魏氏体α相比例不超过5％时，步骤(4)处理后合金的屈服强度不低于800MPa，抗拉强度不低于1000MPa，断裂延伸率不低于8％，得到超高强高韧镍铝青铜合金。