一種銅鋅合金的表面強化處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種銅鋅合金的表面強化處理方法，屬于金屬材料的加工技術領域。
【背景技術】
[0002]銅和銅合金因具有優秀的導電性、導熱性、觀賞性、耐蝕性和良好的機械性能等優點而大規模應用于信息通訊、機械制造、電氣、電子、建筑、化工、能源、國防工業等現代工程技術領域。各種電子產品、家用電器、工業設施等都離不開銅和銅合金產品，它們已經是生產及生活中不可替代的重要工程材料。
[0003]銅鋅合金有良好的力學性能、工藝性能和耐蝕性，有的還有較高的導電性及切削加工性能，是銅合金中用途最廣泛的材料。隨著工業技術的快速發展，傳統的加工方法已經逐漸難以滿足對高性能材料的需求，對銅鋅合金的強度和塑性也提出了更高的指標。目前常用大塑性變形方法如等徑角擠壓、高壓扭轉、疊乳等來制備超細晶粒金屬材料，通過大幅細化晶粒尺寸，形成大量晶界有效地阻礙位錯運動，使得強度可以得到極大提高，但塊體超細晶材料室溫拉伸塑性卻很低。高強度和高塑性成為一對相矛盾的特性，目前的制備方法通常在一定程度上以犧牲塑性或強度的方式來提高其部分力學性能，而無法真正達到二者的優化結合。
[0004]表面納米化通過采用非平衡處理方法來增加多晶材料表面的自由能，從而使表面晶粒尺寸逐漸減小，在外加載荷的重復作用下，經過不同方向的強烈塑性變形，材料表面的粗晶組織逐漸細化，最終達到納米量級。表面納米化后材料的晶粒尺寸沿著厚度方向逐漸增大，材料的外形尺寸基本保持不變，而且表面納米層與基體之間不存在明顯的界面，不會出現界面污染和剝離等現象，為納米技術和常規材料相結合提供了更優的途徑。
[0005]本發明利用高能球磨機對銅鋅合金板材進行表面納米化處理，制備表面具有納米-超細晶粒的梯度結構材料，表層具有極高的強度、硬度，而芯部仍保留較高的塑性，晶粒的梯度變化使得采用該方法處理的銅鋅合金具有極優異的性能。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種銅鋅合金的表面強化處理方法，改變銅鋅合金板材表面層為穩定的超細晶的梯度材料，從而制備出綜合力學性能優異的梯度銅鋅合金的方法，該方法加工工藝簡單，具體包括以下步驟:
(1)將銅鋅合金板材于800~850°C的溫度下退火1~2小時；
(2)將步驟(I)所得板材進行表面拋光，隨即對拋光后的銅鋅合金板材在真空或液氮環境下進行表面納米化處理，得到高強度和高塑性的銅鋅合金。
[0007]本發明步驟(2)中所述在真空環境下處理時，處理溫度為室溫。
[0008]本發明步驟(2)中所述表面納米化處理過程使用高能球磨機完成，試驗頻率為20~50Hz，鋼球為100-200顆，直徑8~10_，處理時間5~30min。
[0009]本發明的有益效果是: 本發明所述表面強化處理方式通過對銅鋅合金表面進行高應變速率撞擊，使得表面晶粒逐步細化形成梯度晶粒結構，在變形過程中表面細晶粒層與粗晶基體相互協調，多種機制相互配合，有效避免了結構特征尺寸突變引起的性能突變，從而使銅鋅合金板強度和塑性同時得到提高，其屈服強度提升2倍以上且能保持很好的延伸率，處理方式簡單，易于實現連續化生產，產品質量穩定，設備資金投入比較少，維護方便，拓寬了銅鋅合金的應用范圍。
【附圖說明】
[0010]圖1是實施例1~4制備得到的銅鋅合金板材與退火態板材的室溫拉伸曲線比較。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明，但本發明的保護范圍并不限于所述內容。
[0012]實施例1
(1)將銅鋅合金板材于800°c的溫度下退火2小時；
(2)將步驟(I)所得板材進行表面拋光，對拋光后的銅鋅合金板材(質量百分比為30%，板材的厚度為2mm)在液氮環境下進行表面納米化處理，試驗頻率為50Hz，鋼球為100，直徑8_，處理時間5min。
[0013]制備的表面納米化銅鋅板材具有較高的強度和良好的塑性，屈服強度可達230Mpa,均勻延伸率達到36%。
[0014]實施例2
(1)將銅鋅合金板材于850°C的溫度下退火I小時；
(2)將步驟(I)所得板材進行表面拋光，對拋光后的銅鋅合金板材(質量百分比為30%，板材的厚度為2mm)在液氮環境下進行表面納米化處理，試驗頻率為20Hz，鋼球為100，直徑10_，處理時間15min。
[0015]制備的表面納米化銅鋅板材具有很高的強度和較好的塑性，屈服強度可達265Mpa,均勻延伸率達到30%。
[0016]實施例3
(1)將銅鋅合金板材于825°C的溫度下退火1.5小時；
(2)將步驟(I)所得板材進行表面拋光，對拋光后的銅鋅合金板材(質量百分比為30%，板材的厚度為2mm)在真空環境下進行表面納米化處理，試驗頻率為25Hz，鋼球為180，直徑9_，處理時間20min。
[0017]制備的表面納米化銅鋅板材具有很高的強度和良好的塑性，屈服強度可達335Mpa,均勻延伸率達到24%。
[0018]實施例4
(I)將銅鋅合金板材于800°C的溫度下退火I小時；
(2 )將步驟(I)所得板材進行表面拋光，對拋光后的銅鋅合金板材在真空環境下進行表面納米化處理，試驗頻率為35Hz，鋼球為200，直徑8mm，處理時間30min。
[0019]制備的表面納米化銅鋅板材具有很高的強度和良好的塑性，屈服強度可達 350Mpa,均勻延伸率達到23%。
【主權項】
1.一種銅鋅合金的表面強化處理方法，其特征在于，具體包括以下步驟: (1)將銅鋅合金板材于800~850°C的溫度下退火1~2小時； (2)將步驟(I)所得板材進行表面拋光，隨即對拋光后的銅鋅合金板材在真空或液氮環境下進行表面納米化處理，得到高強度和高塑性的銅鋅合金板。2.根據權利要求1所述銅鋅合金的表面強化處理方法，其特征在于:所述銅鋅合金中鋅的質量百分比為30%，銅鋅合金板材的厚度為2mm。3.根據權利要求1所述銅鋅合金的表面強化處理方法，其特征在于:步驟(2)中所述表面納米化處理過程使用高能球磨機完成，試驗頻率為20~50Hz，鋼球為100-200顆，直徑8~10mm，處理時間 5~30mino
【專利摘要】本發明公開一種銅鋅合金的表面強化處理方法，屬于金屬材料加工技術領域；本發明將銅鋅合金板材于800~850℃的溫度下退火1~2小時，在真空環境或液氮環境利用高能球磨機對退火后的銅鋅合金板材進行表面納米化處理，用100~200顆直徑8~10mm的鋼球撞擊變形，頻率20~50Hz，時間5~30min，從而制得高強度高塑性并具有良好穩定的梯度納米銅鋅合金材料；本發明所述方法制備過程簡單，可獲得強度為傳統退火銅鋅合金2倍以上且能保持良好塑性的板材；本發明制備的高強度高塑性銅鋅合金板材料在迅速發展的電子通信、航空航天、武器裝備等行業有很大的應用空間。
【IPC分類】C22F1/08
【公開號】CN105063524
【申請號】CN201510458885
【發明人】朱心昆, 殷喆
【申請人】昆明理工大學
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月31日