等溫變形參數對柱狀晶CuAlBe合金再結晶的影響

  用熱型連鑄法制備具有柱狀晶組織的CuAlBe超彈性合金,消除了傳統的多晶材料中等軸晶晶界的應力集中導致的脆性,顯示了優良的力學性能。采用熱型連鑄法能獲得尺寸準確、表面光潔的終形、近終形絲材,使合金能得到實際應用。但熱型連鑄難以鑄出1mm以下的絲;連鑄過程中絲容易發生彎曲;不易鑄出形狀復雜截面,因此實際應用中需要對合金絲進行塑性加工。但塑性加工所施加的應力使合金從母相轉變為馬氏體,從而使合金失去超彈性能。采用等溫變形法,在一定變形條件下可防止發生動態再結晶,但變形后變形量大于20%再重新加熱,還易發生再結晶,使合金不能進行二次變形。鑒于此,本文采用在控溫模具對試樣進行加熱并等溫變形,研究變形溫度、變形量和變形速率對CuAlBe合金動態再結晶的影響,并對變形后的合金進行重新加熱,找到發生靜態再結晶的臨界溫度,從而避免二次變形而發生再結晶。

  采用熱型連鑄法制備寬8mm、厚2.5mm的CuAlBe帶狀合金,該合金的化學成分(wt%)為11.7Al,0.5Be,余Cu。BeCu合金中含4%Be。合金熔煉溫度為1120℃,鑄型溫度為1050℃,連鑄速度為180mm/min,冷卻水至鑄型的距離為10mm。Cu-A1合金在此成分下,在565℃發生共析反應β→α+γ2,析出γ2相。添加0.5%Be使相區溫度下限降低50℃。γ2是富Al的脆性相,它的析出使基體中的Al含量降低,使相變點發生變化。所以將合金帶在800℃固溶處理20min后水淬,以消除γ2相。將模具分別加熱到450、500、550℃,變形量為5%、10%、20%、30%、40%、60%、80%,變形速率為0.006、0.03、0.06s-1。壓縮前試樣在上下模之間保溫2min后,壓縮完后快速從模具中取出水淬。

  在變形溫度為450、500、550℃,變形速率為0.006、0.03、0.06s-1,變形量為5%、10%、15%、20%下進行等溫變形,然后快速取出水淬,再將試樣在箱式電爐中加熱到570、590、610、630、650℃后,保溫5min,然后快速取出水淬。

  在550℃等溫變形,變形量大于20%都發生動態再結晶,450℃以下變形都不發生動態再結晶,在此溫度區間,隨著變形溫度的降低或變形速率的增加,發生動態再結晶所需的變形量逐漸增大,450℃以下變形容易形成馬氏體和裂紋。變形量小于20%時,變形溫度在450~550℃,變形速率從0.006s-1增加到0.06s-1,發生靜態再結晶的臨界溫度為610℃。發生動態再結晶前,隨著變形溫度的升高,析出物的含量逐漸增加;一旦發生動態再結晶,析出物的含量隨著再結晶的充分進行而迅速減少。未發生靜態再結晶時,析出物的含量隨著變形溫度的升高和變形量的增加而增多。