等温变形参数对柱状晶CuAlBe合金再结晶的影响

  用热型连铸法制备具有柱状晶组织的CuAlBe超弹性合金,消除了传统的多晶材料中等轴晶晶界的应力集中导致的脆性,显示了优良的力学性能。采用热型连铸法能获得尺寸准确、表面光洁的终形、近终形丝材,使合金能得到实际应用。但热型连铸难以铸出1mm以下的丝;连铸过程中丝容易发生弯曲;不易铸出形状复杂截面,因此实际应用中需要对合金丝进行塑性加工。但塑性加工所施加的应力使合金从母相转变为马氏体,从而使合金失去超弹性能。采用等温变形法,在一定变形条件下可防止发生动态再结晶,但变形后变形量大于20%再重新加热,还易发生再结晶,使合金不能进行二次变形。鉴于此,本文采用在控温模具对试样进行加热并等温变形,研究变形温度、变形量和变形速率对CuAlBe合金动态再结晶的影响,并对变形后的合金进行重新加热,找到发生静态再结晶的临界温度,从而避免二次变形而发生再结晶。

  采用热型连铸法制备宽8mm、厚2.5mm的CuAlBe带状合金,该合金的化学成分(wt%)为11.7Al,0.5Be,余Cu。BeCu合金中含4%Be。合金熔炼温度为1120℃,铸型温度为1050℃,连铸速度为180mm/min,冷却水至铸型的距离为10mm。Cu-A1合金在此成分下,在565℃发生共析反应β→α+γ2,析出γ2相。添加0.5%Be使相区温度下限降低50℃。γ2是富Al的脆性相,它的析出使基体中的Al含量降低,使相变点发生变化。所以将合金带在800℃固溶处理20min后水淬,以消除γ2相。将模具分别加热到450、500、550℃,变形量为5%、10%、20%、30%、40%、60%、80%,变形速率为0.006、0.03、0.06s-1。压缩前试样在上下模之间保温2min后,压缩完后快速从模具中取出水淬。

  在变形温度为450、500、550℃,变形速率为0.006、0.03、0.06s-1,变形量为5%、10%、15%、20%下进行等温变形,然后快速取出水淬,再将试样在箱式电炉中加热到570、590、610、630、650℃后,保温5min,然后快速取出水淬。

  在550℃等温变形,变形量大于20%都发生动态再结晶,450℃以下变形都不发生动态再结晶,在此温度区间,随着变形温度的降低或变形速率的增加,发生动态再结晶所需的变形量逐渐增大,450℃以下变形容易形成马氏体和裂纹。变形量小于20%时,变形温度在450~550℃,变形速率从0.006s-1增加到0.06s-1,发生静态再结晶的临界温度为610℃。发生动态再结晶前,随着变形温度的升高,析出物的含量逐渐增加;一旦发生动态再结晶,析出物的含量随着再结晶的充分进行而迅速减少。未发生静态再结晶时,析出物的含量随着变形温度的升高和变形量的增加而增多。