[发明专利]一种低铝高锰CuAlMn低温记忆合金

说明书

技术领域

本发明属于记忆合金技术领域，特指一种低铝高锰CuAlMn低温记忆合金。

背景技术

近年来的研究发现，CuAlMn是一种具有较好低温形状记忆效应的记忆合金。到目前为止，有关马氏体相变温度Ms 在200 K以下的形状记忆合金国内外报道非常少。低温阀门（工作温度低于200K的阀门）是石油化工、空气分离、天然气等工业不可缺少的重要设备之一，其质量的优劣决定着能否安全、经济、持续地生产。低温阀门工作条件苛刻，其工作介质大部分为易燃、易爆、渗透性强的物质，最低工作温度可达4K，最高使用压力达10MPa。目前在利用液氮制冷的装置中使用的液氮瓶都有一定的缝隙，即使当周围的环境达到所需要的低温时，液氮瓶内的液氮也仍然继续向外流，所以在制冷的工作过程中造成液氮的很大浪费，并且也减少了制冷装置的工作时间。CuAlMn低温记忆合金可以应用在超低温环境，如液氮温度下的工作环境。如果利用该合金来制作一个控温阀，使其在高温时自动把液氮瓶口打开，释放出液氮制冷，当温度降低到所需要的低温时又自动把瓶口关闭，这样就可以减少低温系统中液氮的流量，从而能够有效地减少液氮的消耗量，延长制冷装置的工作时间，达到节约能源的目的。但是在合金的制备过程及热处理过程中Mn会挥发，这使得CuAlMn合金的成分在真空冶炼和真空热处理前后都发生很大变化，并且每次不同热处理后Mn的挥发情况也不相同，因此很难得到与设计成分一致的合金，想得到理想的具有低温马氏体相变温度的形状记忆合金则更是困难。对于低铝高锰CuAlMn低温记忆合金，除了要减少Mn的挥发以外，还要改善由于Mn的加入量增加，导致合金韧性下降的问题。本发明开发出一种低铝高锰CuAlMn低温记忆合金。

发明内容

本发明的目的是开发出一种低铝高锰CuAlMn低温记忆合金，其特征为：将成分为Al14～16wt%，Mn8～9wt%，复合稀土添加剂0.3～0.8wt%，其余为铜的材料在真空感应电炉中进行熔炼。复合稀土添加剂化学成分为：Y 20～28wt％、La 8～15wt％、Ce5～12wt％、Nb +Pr + Eu +Gd +Tb +Ho +Er +Tm +Lu为10～18wt%，V2～6wt%、B2～5wt%，Zr2～5wt%，余为铜。所述复合稀土加剂为块状合金，熔点范围800～1200℃。合金熔炼后当合金液温度达到1280～1300℃时，保温静置5min，然后在真空感应电炉内浇注成直径为φ80×150mm的铸锭。铸锭冷却后进行退火处理，退火处理是加热到840℃保温24小时后随炉冷却，然后车削加工去除表面2～3mm，锻打至30×30mm的棒材，锻打温度800～840℃，再挤压成Φ4mm的线材，挤压温度650～680℃，最后冷拔成Ф0.5～2mm的丝材。然后进行真空热处理，其具体工艺为：860℃保温30分钟后淬入室温油中，再进行170℃油中（保温30分钟）和100℃水中（保温15分钟）和50℃水中（保温15分钟）的三级时效处理。利用获得的低铝高锰CuAlMn低温记忆合金丝材，可用于工程技术领域，其具体尺寸可以根据使用的实际要求确定。此时低铝高锰CuAlMn低温记忆合金的马氏体转变温度为100～180K，逆马氏体转变温度为120～200K，合金的机械性能为σ_b ＝ 572MPa～578MPa，σ_0.2＝291MPa～296MPa，δ＝18.1～19.5%。由于复合稀土添加剂的加入，有效的防止Mn的挥发，并使合金具有良好的韧性。锰含量大于9wt%以后已无法制备出丝材，没有应用价值。复合稀土添加剂大于0.8wt%以后，反而会使合金的机械性能下降，也导致无法制备出丝材。

具体实施方式

实施例1：