[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有效

专利信息
申请号: 202210531203.8 申请日: 2022-05-16
公开(公告)号: CN115044747B 公开(公告)日: 2023-02-10
发明(设计)人: 马硕;杨晓斌;付立铭;单爱党 申请(专利权)人: 上海交通大学
主分类号: C21D1/18 分类号: C21D1/18;C21D1/25
代理公司: 上海科盛知识产权代理有限公司 31225 代理人: 蒋亮珠
地址: 200240 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 一种 提升 青铜 合金 强度 韧性 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=d1/2×min/mm1/2+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。

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