【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属制备，尤其涉及一种能消除铜钢双金属复合材料内应力的生产制备方法。
技术介绍
1、铜钢双金属复合材料因其兼具铜的优良导电性、导热性和钢的高强度等特性，在众多领域具有广泛的应用前景。然而，传统制备工艺在制造铜钢双金属复合材料时，容易在铜钢界面处产生偏析现象，导致残余应力的积累，影响材料的力学性能和使用寿命。这种残余应力的存在不仅会降低材料的抗疲劳性能，还可能导致材料在使用过程中的早期失效。
2、目前，消除残余应力的方法主要包括热处理和机械加工等。热处理虽然能够有效释放残余应力，但可能会导致材料性能的下降，且处理过程复杂、成本较高。机械加工方法如喷丸强化和超声波冲击处理等，虽然能够在材料表面产生有益的残余压应力，但对于铜钢双金属复合材料这种复杂的多层结构，其效果有限且难以均匀处理。此外，这些方法在实际应用中还存在一定的局限性，例如热处理可能导致材料的晶粒长大，从而降低材料的强度和硬度，而机械加工方法则可能对材料表面造成损伤，影响材料的表面质量。
3、近年来，随着增材制造技术的发展，其在铜钢双金属复合材料的制备中得到了一定的应用。增材制造技术能够实现复杂结构的快速制造，并通过精确控制成型过程中的热输入和冷却速率，有效减少界面处的冶金缺陷。然而，尽管增材制造技术在一定程度上改善了界面结合质量，但在制备过程中仍可能产生残余应力，尤其是在铜钢界面处。这种残余应力的存在可能会导致材料的早期失效。
4、综上所述，开发一种能够有效消除铜钢双金属复合材料内应力的生产制备方法，对于提高材料的性能和使
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有技术中残余应力消除不彻底，影响材料性能和寿命的问题而提出的一种能消除铜钢双金属复合材料内应力的生产制备方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种能消除铜钢双金属复合材料内应力的生产制备方法，包括以下步骤：
3、步骤s1，采用增材制造技术制备铜钢双金属复合材料，通过控制热源参数和扫描路径，实现对界面组织结构的调控；
4、步骤s2，在铜钢界面处添加合金元素，促进元素的扩散和均匀分布，减少界面处的偏析现象；
5、步骤s3，在增材制造过程中，通过调节冷却速率，使界面处的晶粒细化，减少因晶粒尺寸差异导致的应力集中；
6、步骤s4，对增材制造完成后的铜钢双金属复合材料进行热处理，通过控制热处理温度和时间消除内应力；
7、步骤s5，对热处理后的铜钢双金属复合材料进行超声波冲击处理，通过高频冲击使复合材料产生压缩塑性变形，释放残余应力；
8、步骤s6，对超声波冲击处理后的铜钢双金属复合材料进行振动处理，使材料在共振频率下振动，释放应力；
9、步骤s7，通过超声波检测技术检测内应力的分布，确保铜钢双金属复合材料的内应力得到有效消除。
10、进一步地，其中在步骤s1中，还包括如下子步骤：
11、s1-1，根据铜钢双金属复合材料的应用需求和性能要求，选择增材制造技术，所述增材制造技术包括激光增材制造、电子束增材制造、电弧增材制造；
12、s1-2，设计扫描路径和热源参数，实现对界面组织结构的调控，所述热源参数包括激光功率、扫描速度、电子束能量、电弧电流；
13、s1-3，实时监测材料的成型状态和界面质量，采用激光位移传感器和热成像仪检测材料的熔池温度、熔池尺寸和层间结合情况，调整热源参数。
14、进一步地，其中在步骤s2中，还包括如下子步骤：
15、s2-1，在铜钢界面处添加适量合金元素，能够与铜和钢形成固溶体或金属间化合物，促进元素的扩散和均匀分布，所述合金元素包括镍、铬、钼、铁、锰和硅；
16、s2-2，通过优化合金元素的添加量，控制界面处的化学成分梯度，减少因成分差异导致的界面偏析现象，所述添加量为铜钢界面处总重量的0.5%至5%；
17、s2-3，采用搅拌、振动和化学镀法，使合金元素在界面处均匀分布，所述搅拌的时间为10分钟至30分钟，所述振动的额定频率为20hz至50hz。
18、进一步地，其中在步骤s3中，还包括如下子步骤：
19、s3-1，在增材制造过程中，通过控制冷却介质的温度和流量，调节冷却速率，使界面处的晶粒细化，所述冷却介质温度控制在20℃至40℃，流量为1l/min至5l/min；
20、s3-2，在冷却过程中，采用多点温度传感器实时监测界面处的温度变化，根据监测数据动态调整冷却参数，确保冷却过程均匀稳定，避免因局部过冷或过热导致的界面缺陷；
21、s3-3，在冷却完成后，对冷却后的材料进行金相分析，检查界面处的晶粒尺寸和组织均匀性，所述金相分析采用光学显微镜。
22、进一步地，其中在步骤s4中，还包括如下子步骤：
23、s4-1，将增材制造完成后的铜钢双金属复合材料放入热处理炉中，以一定升温速率加热至预设的热处理温度，所述升温速率为10℃/min至30℃/min，所述温度为500℃至700℃；
24、s4-2，在热处理温度下保持一定时间，使材料内部的残余应力得到充分释放，所述时间为1小时至4小时；
25、s4-3，根据材料的性能要求和热处理效果，在调整范围内对热处理温度和保温时间进行调整，所述调整范围为热处理温度±50℃，保温时间±1小时；
26、s4-4，在保温结束后，以一定的冷却速率将材料冷却至室温，所述冷却速率为10℃/min至50℃/min。
27、进一步地，其中在步骤s5中，还包括如下子步骤：
28、s5-1，根据材料的厚度和硬度，调整超声波冲击设备的参数，所述参数包括振幅、频率、冲击力，所述振幅为10μm至50μm，所述频率为20khz至50khz，所述冲击力为100n至500n；
29、s5-2，按照预设的冲击路径和冲击次数，对铜钢双金属复合材料的表面进行超声波冲击处理，使材料表面产生压缩塑性变形，消除表面残余拉应力，并在表面形成有益的残余压应力，所述冲击次数为4次至10次；
30、s5-3，在超声波冲击处理过程中，采用应变片和位移传感器监测材料表面的应力变化和变形情况，实时调整冲击参数，确保冲击处理均匀有效。
31、进一步地，其中在步骤s6中，还包括如下子步骤：
32、s6-1，根据铜钢双金属复合材料的结构和尺寸，调整振动时效设备的振动频率和振幅，使其与材料的共振频率相匹配，所述振动频率为10hz至50hz，所述振幅为0.1mm至1mm；
33、s6-2，将材料固定在振动时效设备上，对材料进行振动处理，使材料在共振频率下振动，释放内部残余应力；
34、s6-3，在振动处理过程中，实时监测材料的应力变化和振动响应，使用加速度传感器和应变计记录振动数据，确保振动处理的均匀性和有效性；
35、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种能消除铜钢双金属复合材料内应力的生产制备方法，其特征在于，该方法包括：
2.如权利要求1所述的一种能消除铜钢双金属复合材料内应力的生产制备方法，其特征在于：
3.如权利要求1所述的一种能消除铜钢双金属复合材料内应力的生产制备方法，其特征在于：
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【技术特征摘要】
1.一种能消除铜钢双金属复合材料内应力的生产制备方法，其特征在于，该方法包括：
2.如权利要求1所述的一种能消除铜钢双金属复合材料内应力的生产制备方法，其特征在于：
3.如权利要求1所述的一种能消除铜钢双金属复合材料内应力的生产制备方法，其特征在于：
4.如权利要求1所述的一种能消除铜钢双金属复合材料内应力的生产制备方法，其特征在于：
<...【专利技术属性】
技术研发人员：吴振华，何耀春，付中傲，丁杰，张春流，黄高云，章迁，唐启海，丁锦锋，
申请(专利权)人：上海核威实业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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