CN114480909B - 一种高成分均匀性合金及其制备方法 - Google Patents

一种高成分均匀性合金及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114480909B
CN114480909B CN202111604561.9A CN202111604561A CN114480909B CN 114480909 B CN114480909 B CN 114480909B CN 202111604561 A CN202111604561 A CN 202111604561A CN 114480909 B CN114480909 B CN 114480909B
Authority
CN
China
Prior art keywords
blank
alloy
treatment
heat treatment
cold
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111604561.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114480909A (zh
Inventor
刘雪峰
涂英明
王文静
冯启航
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical University of Science and Technology Beijing USTB
Priority to CN202111604561.9A priority Critical patent/CN114480909B/zh
Publication of CN114480909A publication Critical patent/CN114480909A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114480909B publication Critical patent/CN114480909B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0081—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for slabs; for billets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C14/00—Alloys based on titanium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/02—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working in inert or controlled atmosphere or vacuum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/057—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with copper as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/10—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of nickel or cobalt or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

本发明涉及一种高成分均匀性合金及其制备方法，属于合金制备技术领域。包括：对原材料的待复合表面进行预处理并去除杂质；叠合获得初始层叠组坯进行冷加工获得中间坯料；平分剪断获得切分坯料，并对其拟结合表面进行表面处理；叠合获得中间层叠组坯进行冷加工，获得二次中间坯料；重复前两步骤，获得累积叠轧坯料；初次扩散热处理并快冷至室温，获得初次扩散态坯料；形变处理，获得形变态坯料；二次扩散热处理，并快冷至室温，获得二次扩散态坯料；重复前两步骤，获得所需合金。本发明可以获得高成分均匀性的合金，有效缩短合金的成分均匀化时间，同时具有成分可控性好及所需设备简单等优点，应用及推广前景广阔。

Description

一种高成分均匀性合金及其制备方法
技术领域
本发明属于合金制备技术领域，特别涉及一种高成分均匀性合金及其制备方法。
背景技术
累积叠轧-扩散合金化法是基于累积叠轧大塑性变形与扩散热处理相结合的基本原理，利用累积叠轧剧烈塑性变形获得同种或异种弥散分布的细小金属块，并通过扩散热处理方式使弥散细小的金属块发生“溶解”而实现元素扩散形成合金的金属制备方法。作为一种通过元素扩散的方式实现合金制备的固态合金化方法，传统的累积叠轧-扩散合金化法实施过程中普遍存在因元素扩散程度不足而引起的合金成分均匀性差，最终恶化合金综合性能的问题。因此，对合金制备过程中元素的扩散均匀性程度进行调控将直接影响累积叠轧-扩散合金化法制备合金的性能。
众所周知，提高温度或延长时间产生的热效应可以增大元素扩散系数，降低元素迁移扩散的难度，是提高元素扩散均匀性的重要手段。截止目前，已有研究人员采用传统的累积叠轧-扩散合金化法制备出Cu-Zr和Al-Mg等合金，在扩散热处理过程中利用热效应来驱动元素扩散，在一定程度上实现了对合金成分均匀性的调控；但是，在采用传统的累积叠轧-扩散合金化法制备合金的过程中，由于累积叠轧过程剧烈的剪切作用使坯料的层叠界面处发生了多方向的金属流动，促使多个方向的非共面滑移系同时开动，引起滑移带交叉滑移并彼此相遇，最终形成了难以继续迁移的Taylor晶格。Taylor晶格作为滑移带互锁结构，是位错持续运动的障碍并稳定存在于基体。在随后的扩散热处理过程中，缠结有大量位错的Taylor晶格虽然可以作为扩散通道实现小范围元素迁移，但由于Taylor晶格的分布范围有限且迁移困难，无法完成合金中元素的大范围均匀扩散。并且，随着扩散热处理时间的增加，位错密度逐渐降低，元素的迁移驱动力衰减，使元素扩散速度大幅降低，无法制备得到高成分均匀性的合金，难以获得满足使用要求特别是高标准使用要求的高性能合金。
综上所述，传统的累积叠轧-扩散合金化法利用热效应驱动元素扩散，难以制备高成分均匀性的合金，给合金性能带来不利影响。有鉴于此，开发一种高成分均匀性合金的制备新方法，获得高成分均匀性的合金，对制备综合性能优异的均质合金具有重要意义。
发明内容
针对传统的累积叠轧-扩散合金化法存在的不足，本发明提出一种高成分均匀性合金及其制备方法。该方法通过反复累积叠轧大塑性变形细化原始坯料，获得细小金属块交替层叠或弥散分布的中间坯料，然后通过初次扩散热处理获得初步实现合金化的初次扩散态坯料，在此基础上进行反复的形变处理和二次扩散热处理，进行合金成分均匀性的深度调控，最终获得高成分均匀性的合金。合金成分均匀性的深度调控过程一方面利用扩散热处理的热效应促进元素扩散；另一方面，利用形变效应促进金属流动使处于互锁状态的Taylor晶格重新开动并释放可动位错，同时，通过形变效应提高新生位错密度，从而为后续进一步扩散热处理过程中利用热效应促进元素迁移提供高扩散率通道，提高元素扩散速率并扩大元素扩散范围，通过热效应与形变效应的协同作用为扩散合金化过程元素的扩散提供相对稳定持久的高水平驱动力，进而加快合金成分的均匀化分布，进一步提高合金成分的均匀化程度。本发明的目的是提供一种高成分均匀性合金的制备方法，解决传统的累积叠轧-扩散合金化法存在的无法制备成分高度均匀的高性能合金的问题，提升合金的成分均匀性，为制备综合性能优异的高成分均匀性合金提供新思路。
根据本发明技术方案的第一方面，提供一种高成分均匀性合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：对原材料的待复合表面进行预处理，去除所述待复合表面的杂质；
步骤二：对经过所述预处理后的所述原材料进行叠合，获得初始层叠组坯；将所述初始层叠组坯进行冷加工，获得初始中间坯料；
步骤三：将所述中间坯料按等长尺寸平分剪断，获得切分坯料，并对所述切分坯料的拟结合表面进行表面处理；
步骤四：将经过所述表面处理后的所述切分坯料进行叠合，获得中间层叠组坯；将所述中间层叠组坯进行冷加工，获得二次中间坯料；
步骤五：重复所述步骤三和所述步骤四，获得累积叠轧坯料；
步骤六：对所述累积叠轧坯料进行初次扩散热处理，并快冷至室温，获得初次扩散态坯料；
步骤七：对所述扩散态坯料进行形变处理，获得形变态坯料；
步骤八：对所述形变态坯料进行二次扩散热处理，并快冷至室温，获得二次扩散态坯料；
步骤九：重复所述步骤七和所述步骤八，获得所需合金。
进一步地，所述步骤一中，采用物理方法或化学方法对原材料的待复合表面进行预处理；所述步骤三中，采用所述物理方法或所述化学方法对所述切分坯料的拟结合表面进行表面处理；
所述步骤一和所述步骤三中的所述物理方法包括百叶片打磨、磨轮打磨、钎焊金刚石碗打磨、钢丝刷打磨或砂纸打磨中的至少一种；所述步骤一和所述步骤三中的所述化学方法包括工业酒精擦拭或丙酮浸泡中的至少一种。
进一步地，所述步骤二和所述步骤四中的所述冷加工包括冷轧、冷挤压、冷锻压、冷拉拔或冷冲击中的至少一种；所述冷加工的变形量为30％-70％。
进一步地，所述步骤二中的所述初始层叠组坯的层厚比根据目标合金的成分百分含量进行确定与调控。
进一步地，在所述步骤二中增加对所述初始层叠组坯的铆接处理、焊接处理、捆绑处理或周边机械约束处理。
进一步地，根据材料硬化程度，在所述步骤一之前或在所述步骤三之前增加对所述原材料或所述中间坯料的退火软化处理；所述退火软化处理包括气氛围退火处理、真空退火处理、还原性气氛退火处理或保护气氛退火处理中的至少一种。
进一步地，所述步骤六和所述步骤八中的所述扩散热处理包括空气氛围扩散热处理、真空扩散热处理、还原性气氛扩散热处理或保护气氛扩散热处理中的至少一种；所述扩散热处理温度为固液转变温度以下10-150℃。
进一步地，所述步骤七中的所述形变处理包括冷轧、冷挤压、冷锻压、冷拉拔或冷冲击中的至少一种；所述形变处理的变形量为5％-40％。
进一步地，所述步骤五和所述步骤九中，重复次数为1-10次。
根据本发明技术方案的第二方面，提供一种高成分均匀性合金，其特征在于，所述高成分均匀性合金采用如以上任一方面所述的制备方法制备获得。
本发明的优点是：
1、本发明通过反复累积叠轧大塑性变形细化原始坯料，获得细小金属块交替层叠或弥散分布的中间坯料，然后通过初次扩散热处理获得初步实现合金化的合金，在此基础上进行反复的形变处理和二次扩散热处理，进行合金成分均匀性的深度调控，形变效应为元素扩散提供了相对稳定持久的驱动力，与扩散热处理相结合，加快了元素扩散速率，实现了高成分均匀性合金的制备，解决了传统的累积叠轧-扩散合金化法制备的合金的成分均匀较差的问题，是一种综合性能优异的均质合金制备新方法。
2、本发明充分利用了热效应与形变效应的协同作用来提高合金成分的均匀化程度，加快了合金成分的均匀化分布，适用于金属材料以层状复合方式组坯来制备高成分均匀性的合金，特别适用于采用传统铸造和粉末冶金等方法难以制备的高成分均匀性、高致密度的高质量合金，可以推广用于其他方法制备的合金的成分均匀性调控。
3、本发明可以有效缩短合金的成分均匀化时间，有利于节约能源，同时具有成分可控性好及所需设备简单等优点，特别是可以方便地用于高成分均匀性合金的大尺寸板材、带材、箔材、管材、棒材、线材或型材的制备，应用及推广前景广阔。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的方法获得其他的附图。
图1为本发明的合金制备工艺流程图。
图2为采用传统的累积叠轧-扩散合金化法制备的Cu-Ti合金微观形貌图。
图3为采用本发明制备的Cu-Ti合金微观形貌图。
所述图2和所述图3对应的合金制备过程采用相同规格的原材料、相同的冷加工累积变形量、相同的扩散热处理温度和时间。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的熟练技术人员可以根据上述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整。
本发明所提供的高成分均匀性合金的制备方法通过反复累积叠轧大塑性变形细化原始坯料，获得细小金属块交替层叠或弥散分布的中间坯料，然后通过初次扩散热处理获得初步实现合金化的初次扩散态坯料，在此基础上进行反复的形变处理和二次扩散热处理，进行合金成分均匀性的深度调控，最终获得高成分均匀性的合金，解决了传统的累积叠轧-扩散合金化法存在的无法制备成分高度均匀的高性能合金的问题，为制备综合性能优异的高成分均匀性合金提供了新思路。
如图1所示，根据本发明的高成分均匀性合金的制备方法包括以下步骤：
步骤一：采用物理方法或化学方法对原材料的待复合表面进行预处理，去除所述待复合表面的氧化皮及污渍等杂质；
步骤二：对经过所述预处理后的所述原材料进行叠合，获得初始层叠组坯；将所述初始层叠组坯进行冷加工，获得初始中间坯料；
步骤三：将所述中间坯料按等长尺寸平分剪断，获得切分坯料，并采用所述物理方法或所述化学方法对所述切分坯料的拟结合表面进行表面处理；
步骤四：将经过所述表面处理后的所述切分坯料进行叠合，获得中间层叠组坯；将所述中间层叠组坯进行冷加工，获得二次中间坯料；
步骤五：重复1-10次所述步骤三和所述步骤四，获得累积叠轧坯料；
步骤六：对所述累积叠轧坯料进行初次扩散热处理，并快冷至室温，获得初次扩散态坯料；
步骤七：对所述扩散态坯料进行形变处理，获得形变态坯料；
步骤八：对所述形变态坯料进行二次扩散热处理，并快冷至室温，获得二次扩散态坯料；
步骤九：重复1-10次所述步骤七和所述步骤八，获得所需合金。
实施例1：
高成分均匀性Cu-5wt.％Ti合金的制备。
步骤一：采用粒度为80#的百叶片对厚度为0.3mm的紫铜(以下也用符号“Cu”表示)板的待复合表面进行打磨，使用工业酒精对厚度为0.03mm的工业纯钛(以下也用符号“Ti”表示)板的待复合表面进行擦拭，去除所述待复合表面的氧化皮及污渍等杂质，完成所述待复合表面的预处理；
步骤二：将所述预处理后的所述紫铜板和所述工业纯钛板进行叠合，获得8层Cu板/Ti板相间分布的初始层叠组坯；将所述初始层叠组坯进行冷轧，冷轧变形量为50％-55％，获得初始Cu/Ti中间坯料；
步骤三：将所述Cu/Ti中间坯料从中部剪断，获得Cu/Ti切分坯料，并采用粒度为80#的百叶片对所述Cu/Ti切分坯料的拟结合表面进行表面处理；
步骤四：将经过所述表面处理后的所述Cu/Ti切分坯料进行叠合，获得Cu/Ti中间层叠组坯；将所述Cu/Ti中间层叠组坯进行冷轧，冷轧变形量为50％-55％，获得二次Cu/Ti中间坯料；
步骤五：重复5次所述步骤三和所述步骤四，其中，每2道次冷轧后进行1次真空退火软化处理，所述退火软化处理制度为750℃保温0.5h，获得Cu/Ti累积叠轧坯料；
步骤六：将所述Cu/Ti累积叠轧坯料在800℃真空保温10h进行初次扩散热处理，并水冷至室温，获得初次扩散态Cu-Ti坯料，其微观形貌如图2所示，从中可见存在部分Cu-Ti金属间化合物，Cu元素和Ti元素未完全扩散完毕；
步骤七：对所述扩散态Cu-Ti坯料进行冷轧，冷轧变形量为20％，获得形变态Cu-Ti坯料；
步骤八：将所述形变态Cu-Ti坯料在800℃真空保温2h进行二次扩散热处理，并水冷至室温，获得二次扩散态Cu-Ti坯料；
步骤九：重复2次所述步骤七和所述步骤八，获得高成分均匀性Cu-5wt.％Ti合金，其微观形貌如图3所示，从中可见Cu元素和Ti元素已经完全发生互扩散，无任何Cu-Ti金属间化合物残留。
实施例2：
高成分均匀性Cu-2.5wt.％Ti合金的制备。
步骤一：采用粒度为120#的百叶片对厚度为0.6mm的紫铜(以下也用符号“Cu”表示)板的待复合表面进行打磨，使用工业酒精对厚度为0.03mm的工业纯钛(以下也用符号“Ti”表示)板的待复合表面进行擦拭，去除所述待复合表面的氧化皮及污渍等杂质，完成所述待复合表面的预处理；
步骤二：将所述预处理后的所述紫铜板和所述工业纯钛板进行叠合，获得8层Cu板/Ti板相间分布的初始层叠组坯；将所述初始层叠组坯进行冷轧，冷轧变形量为50％-60％，获得初始Cu/Ti中间坯料；
步骤三：将所述Cu/Ti中间坯料从中部剪断，获得Cu/Ti切分坯料，并采用粒度为120#的百叶片对所述Cu/Ti切分坯料的拟结合表面进行表面处理；
步骤四：将经过所述表面处理后的所述Cu/Ti切分坯料进行叠合，获得Cu/Ti中间层叠组坯；将所述Cu/Ti中间层叠组坯进行冷轧，冷轧变形量为50％-60％，获得二次Cu/Ti中间坯料；
步骤五：重复6次所述步骤三和所述步骤四，其中，每2道次冷轧后进行1次真空退火软化处理，所述退火软化处理制度为750℃保温0.5h，获得Cu/Ti累积叠轧坯料；
步骤六：将所述Cu/Ti累积叠轧坯料在800℃真空保温10h进行初次扩散热处理，并水冷至室温，获得初次扩散态Cu-Ti坯料；
步骤七：对所述扩散态Cu-Ti坯料进行冷轧，冷轧变形量为40％，获得形变态Cu-Ti坯料；
步骤八：将所述形变态Cu-Ti坯料在800℃真空保温4h进行二次扩散热处理，并水冷至室温，获得二次扩散态Cu-Ti坯料；
步骤九：重复1次所述步骤七和所述步骤八，获得高成分均匀性Cu-2.5wt.％Ti合金。
实施例3：
高成分均匀性Cu-5wt.％Ti合金的制备。
步骤一：采用粒度为80#的百叶片对厚度为0.3mm的紫铜(以下也用符号“Cu”表示)板的待复合表面进行打磨，使用工业酒精对厚度为0.03mm的工业纯钛(以下也用符号“Ti”表示)板的待复合表面进行擦拭，去除所述待复合表面的氧化皮及污渍等杂质，完成所述待复合表面的预处理；
步骤二：将所述预处理后的所述紫铜板和所述工业纯钛板进行叠合，获得10层Cu板/Ti板相间分布的初始层叠组坯；将所述初始层叠组坯进行冷轧，冷轧变形量为50％-55％，获得初始Cu/Ti中间坯料；
步骤三：将所述Cu/Ti中间坯料从中部剪断，获得Cu/Ti切分坯料，并采用粒度为80#的百叶片对所述Cu/Ti切分坯料的拟结合表面进行表面处理；
步骤四：将经过所述表面处理后的所述Cu/Ti切分坯料进行叠合，获得Cu/Ti中间层叠组坯；将所述Cu/Ti中间层叠组坯进行冷轧，冷轧变形量为50％-55％，获得二次Cu/Ti中间坯料；
步骤五：重复5次所述步骤三和所述步骤四，其中，每2道次冷轧后进行1次氩气气氛退火软化处理，所述退火软化处理制度为750℃保温0.5h，获得Cu/Ti累积叠轧坯料；
步骤六：将所述Cu/Ti累积叠轧坯料在800℃氩气气氛中保温10h进行初次扩散热处理，并水冷至室温，获得初次扩散态Cu-Ti坯料；
步骤七：对所述初次扩散态Cu-Ti坯料进行冷轧，冷轧变形量为20％，获得形变态Cu-Ti坯料；
步骤八：将所述形变态Cu-Ti坯料在800℃氩气气氛中保温2h进行二次扩散热处理，并水冷至室温，获得二次扩散态Cu-Ti坯料；
步骤九：重复3次所述步骤七和所述步骤八，获得高成分均匀性Cu-5wt.％Ti合金。
实施例4：
高成分均匀性Al-Cu合金的制备。
步骤一：采用粒度为120#的百叶片对厚度为0.3mm的纯铝(以下也用符号“Al”表示)板的待复合表面进行打磨，使用工业酒精对厚度为0.02mm的紫铜(以下也用符号“Cu”表示)板的待复合表面进行擦拭，去除所述待复合表面的氧化皮及污渍等杂质，完成所述待复合表面的预处理；
步骤二：将所述预处理后的所述纯铝板和所述紫铜板进行叠合，获得10层Al板/Cu板相间分布的初始层叠组坯；将所述初始层叠组坯进行冷轧，冷轧变形量为50％-60％，获得初始Al/Cu中间坯料；
步骤三：将所述Al/Cu中间坯料从中部剪断，获得Al/Cu切分坯料，并采用粒度为120#的百叶片对所述Al/Cu切分坯料的拟结合表面进行表面处理；
步骤四：将经过所述表面处理后的所述Al/Cu切分坯料进行叠合，获得Al/Cu中间层叠组坯；将所述Al/Cu中间层叠组坯进行冷轧，冷轧变形量为50％-60％，获得二次Al/Cu中间坯料；
步骤五：重复6次所述步骤三和所述步骤四，获得Al/Cu累积叠轧坯料；
步骤六：将所述Al/Cu累积叠轧坯料在500℃氩气气氛中保温9h进行初次扩散热处理，并水冷至室温，获得初次扩散态Al-Cu坯料；
步骤七：对所述扩散态Al-Cu坯料进行冷轧，冷轧变形量为15％，获得形变态Al-Cu坯料；
步骤八：将所述形变态Al-Cu坯料在500℃氩气气氛中保温5h进行二次扩散热处理，并水冷至室温，获得二次扩散态Al-Cu坯料；
步骤九：重复1次所述步骤七和所述步骤八，获得高成分均匀性Al-Cu合金。
实施例5：
高成分均匀性Ni-Ti合金的制备。
步骤一：采用粒度为80#的百叶片对厚度分别为0.15mm和0.08mm的纯镍(以下也用符号“Ni”表示)板和工业纯钛(以下也用符号“Ti”表示)板的待复合表面进行打磨，去除所述待复合表面的氧化皮及污渍等杂质，完成所述待复合表面的预处理；
步骤二：将所述预处理后的所述纯镍板和所述工业纯钛板进行叠合，获得10层Ni板/Ti板相间分布的初始层叠组坯；将所述初始层叠组坯进行冷轧，冷轧变形量为50％-60％，获得初始Ni/Ti中间坯料；
步骤三：将所述Ni/Ti中间坯料从中部剪断，获得Ni/Ti切分坯料，并采用粒度为80#的百叶片对所述Ni/Ti切分坯料的拟结合表面进行表面处理；
步骤四：将经过所述表面处理后的所述Ni/Ti切分坯料进行叠合，获得Ni/Ti中间层叠组坯；将所述Ni/Ti中间层叠组坯进行冷轧，冷轧变形量为50％-60％，获得二次Ni/Ti中间坯料；
步骤五：重复4次所述步骤三和所述步骤四，获得Ni/Ti累积叠轧坯料；
步骤六：将所述Ni/Ti累积叠轧坯料在900℃真空保温9h进行初次扩散热处理，并水冷至室温，获得初次扩散态Ni-Ti坯料；
步骤七：对所述扩散态Ni-Ti坯料进行冷轧，冷轧变形量为20％，获得形变态Ni-Ti坯料；
步骤八：将所述形变态Ni-Ti坯料在900℃真空保温3h进行二次扩散热处理，并水冷至室温，获得二次扩散态Ni-Ti坯料；
步骤九：重复2次所述步骤七和所述步骤八，获得高成分均匀性Ni-Ti合金。
上面对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的。对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高成分均匀性合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法通过金属材料以层状复合方式组坯来制备高成分均匀性的合金，所述制备方法包括以下步骤：
步骤一：对原材料的待复合表面进行预处理，去除所述待复合表面的杂质；
步骤二：对经过所述预处理后的所述原材料进行叠合，获得初始层叠组坯；将所述初始层叠组坯进行冷加工，获得初始中间坯料；所述冷加工的变形量为30%-70%；
步骤三：将所述中间坯料按等长尺寸平分剪断，获得切分坯料，并对所述切分坯料的拟结合表面进行表面处理；
步骤四：将经过所述表面处理后的所述切分坯料进行叠合，获得中间层叠组坯；将所述中间层叠组坯进行冷加工，获得二次中间坯料；所述冷加工的变形量为30%-70%；
步骤五：重复1-10次所述步骤三和所述步骤四，获得累积叠轧坯料；
步骤六：对所述累积叠轧坯料进行初次扩散热处理，并快冷至室温，获得初次扩散态坯料；所述扩散热处理温度为固液转变温度以下10-150℃ ；
步骤七：对所述扩散态坯料进行形变处理，获得形变态坯料，其中，所述形变处理包括冷轧、冷挤压、冷锻压、冷拉拔或冷冲击中的至少一种；所述形变处理的变形量为5%-40%；
步骤八：对所述形变态坯料进行二次扩散热处理，并快冷至室温，获得二次扩散态坯料；所述扩散热处理温度为固液转变温度以下10-150℃ ；
步骤九：重复1-10次所述步骤七和所述步骤八，获得所需合金。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述步骤一中，采用物理方法或化学方法对原材料的待复合表面进行预处理；所述步骤三中，采用所述物理方法或所述化学方法对所述切分坯料的拟结合表面进行表面处理；
所述步骤一和所述步骤三中的所述物理方法包括百叶片打磨、磨轮打磨、钎焊金刚石碗打磨、钢丝刷打磨或砂纸打磨中的至少一种；所述步骤一和所述步骤三中的所述化学方法包括工业酒精擦拭或丙酮浸泡中的至少一种。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤二和所述步骤四中的所述冷加工包括冷轧、冷挤压、冷锻压、冷拉拔或冷冲击中的至少一种。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤二中的所述初始层叠组坯的层厚比根据目标合金的成分百分含量进行确定与调控。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤二中增加对所述初始层叠组坯的铆接处理、焊接处理、捆绑处理或周边机械约束处理。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，根据材料硬化程度，在所述步骤一之前或在所述步骤三之前增加对所述原材料或所述中间坯料的退火软化处理；所述退火软化处理包括真空退火处理、还原性气氛退火处理或保护气氛退火处理中的至少一种。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤六和所述步骤八中的所述扩散热处理包括空气氛围扩散热处理、真空扩散热处理、还原性气氛扩散热处理或保护气氛扩散热处理中的至少一种。
8.一种高成分均匀性合金，其特征在于，所述高成分均匀性合金采用如权利要求1至7中任一项所述的制备方法制备获得。
CN202111604561.9A 2021-12-24 2021-12-24 一种高成分均匀性合金及其制备方法 Active CN114480909B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111604561.9A CN114480909B (zh) 2021-12-24 2021-12-24 一种高成分均匀性合金及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111604561.9A CN114480909B (zh) 2021-12-24 2021-12-24 一种高成分均匀性合金及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114480909A CN114480909A (zh) 2022-05-13
CN114480909B true CN114480909B (zh) 2022-11-15

Family

ID=81496245

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111604561.9A Active CN114480909B (zh) 2021-12-24 2021-12-24 一种高成分均匀性合金及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114480909B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103060731A (zh) * 2012-12-29 2013-04-24 北京工业大学 一种无或低磁性、立方织构Ni-W合金复合基带的制备方法
CN104498793A (zh) * 2015-01-04 2015-04-08 哈尔滨工程大学 高强韧性镁锂合金及累积叠轧焊工艺制备高强韧性镁锂合金的方法
CN104624703A (zh) * 2015-01-26 2015-05-20 北京科技大学 一种任意组合多层金属复合板的制造方法
CN104762577A (zh) * 2015-04-30 2015-07-08 西北有色金属研究院 一种具有超细晶组织的tlm钛合金箔材的制备方法
WO2018132134A1 (en) * 2017-01-11 2018-07-19 The Boeing Company Calcium-bearing magnesium and rare earth element alloy and method for manufacturing the same
CN109772885A (zh) * 2019-01-28 2019-05-21 兰州理工大学 铝板和45°铜网累积叠轧的复合板材及其制备工艺
CN110681694A (zh) * 2019-10-09 2020-01-14 北京科技大学 一种高界面结合强度铜/铝复合材料的成形方法
CN110842022A (zh) * 2019-12-06 2020-02-28 东北大学 一种记忆合金纳米叠层Ni/Ti预制坯的制备方法
CN112501474A (zh) * 2020-10-17 2021-03-16 北京科技大学 一种Zn-Mg双相异构材料及其制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101219433B (zh) * 2008-01-18 2010-04-21 东北大学 一种金属间化合物的制备方法
CN102773253B (zh) * 2012-07-06 2014-05-21 常州大学 一种钢-铝青铜双金属材料复合方法
CN109732087B (zh) * 2019-01-28 2020-04-21 中南大学 一种粉末冶金Ti-Ta二元金属-金属基层状复合材料的制备方法
CN111360095B (zh) * 2020-03-13 2021-06-22 重庆大学 一种提高超细晶铝板拉伸塑性的方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103060731A (zh) * 2012-12-29 2013-04-24 北京工业大学 一种无或低磁性、立方织构Ni-W合金复合基带的制备方法
CN104498793A (zh) * 2015-01-04 2015-04-08 哈尔滨工程大学 高强韧性镁锂合金及累积叠轧焊工艺制备高强韧性镁锂合金的方法
CN104624703A (zh) * 2015-01-26 2015-05-20 北京科技大学 一种任意组合多层金属复合板的制造方法
CN104762577A (zh) * 2015-04-30 2015-07-08 西北有色金属研究院 一种具有超细晶组织的tlm钛合金箔材的制备方法
WO2018132134A1 (en) * 2017-01-11 2018-07-19 The Boeing Company Calcium-bearing magnesium and rare earth element alloy and method for manufacturing the same
CN109772885A (zh) * 2019-01-28 2019-05-21 兰州理工大学 铝板和45°铜网累积叠轧的复合板材及其制备工艺
CN110681694A (zh) * 2019-10-09 2020-01-14 北京科技大学 一种高界面结合强度铜/铝复合材料的成形方法
CN110842022A (zh) * 2019-12-06 2020-02-28 东北大学 一种记忆合金纳米叠层Ni/Ti预制坯的制备方法
CN112501474A (zh) * 2020-10-17 2021-03-16 北京科技大学 一种Zn-Mg双相异构材料及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
D-KH 法及其在贵金属钎料制备中的应用;赵明;《贵金属》;20151130;第36卷(第4期);81-87 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114480909A (zh) 2022-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110724891B (zh) 一种增材制造铝合金强度及延伸率可控的热处理方法
CN108300918B (zh) 一种具有高室温成形性能含钙稀土镁合金板材及制备方法
JP6458003B2 (ja) 自動車車体パネルの製造に好適なアルミニウム合金材料およびその生成方法
JP4209092B2 (ja) ＴｉＡｌ基合金及びその製造方法並びにそれを用いた動翼
CN108724890B (zh) 一种中间层合金侧面小角度铣削的铝合金复合板带坯料的生产方法
CN104561657B (zh) 一种钛铝合金材料及其制备工艺
CN112547798B (zh) 一种通过累积叠轧制备高强异构高熵合金的方法
WO2021046928A1 (zh) 一种含微量元素的大管径Ni-V旋转靶材及其制备方法
CN109609812A (zh) 一种用于制造汽车热交热器主板的高强耐腐蚀复合材料的制备方法
CN109735745A (zh) 一种用于制造高强耐腐蚀汽车蒸发器管板材料的制备方法
CN114480909B (zh) 一种高成分均匀性合金及其制备方法
CN101722268B (zh) 用β型钛合金制备飞机用铆接盘丝的方法
CN105018806A (zh) 电动汽车车身用板材的制造方法
CN113136506A (zh) 一种冷轧复合法生产的工程机械用复合翅片材料及其制造方法
CN112296086B (zh) 一种制备高结合强度铜铬系复合材料的累积叠轧方法
CN114807642B (zh) 一种无偏析合金及其高成材率制备方法
CN116809629A (zh) 一种高界面结合强度钛/不锈钢层状复合材料及制备方法
CN113305171B (zh) 一种钛/铝层状复合薄板带材的制备方法
CN116037693A (zh) 钛合金铝合金复合条带制备方法
US3021211A (en) High temperature nickel base alloys
CN115747607B (zh) 一种用于纤维金属层板的高熵合金薄板及其制备方法
CN117140012A (zh) 一种压气机叶片及其制备方法、压气机
CN115125413B (zh) 一种综合性能优异的铜合金带材及其制备方法
CN114571827B (zh) 调控界面金属间化合物以制备钛/钢层状复合材料的方法
CN108441731B (zh) 一种具有超塑性的粗晶镁合金板材及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant