[发明专利]提高铜锌铝记忆合金在碱性介质下滚动磨损性能的方法

说明书

技术领域

本发明属于记忆合金制备技术领域，特指提高铜锌铝记忆合金在碱性介质下滚动磨损性能的方法。

背景技术

记忆合金具有优良的耐磨损性能是由前苏联学者AkceAoB于1982年提出的，但当时未引起重视。对记忆合金磨损性能的研究，国外主要集中NiTi基合金上，对Cu基记忆合金磨损性能的研究鲜有报道。国内对这方面的报道不多，且不同的学者对记忆合金的耐磨机理有不同的见解。CuZnAl记忆合金作为铜基记忆合金中最具有实用价值的合金之一，由于其加工容易，塑性高，记忆性能好，价格低廉，越来越受到人们的重视。但是CuZnAl记忆合金也存在疲劳强度低、脆性大、容易断裂等缺陷，严重影响了摩擦磨损性能，这是限制其应用的主要问题之一。对于单晶体，马氏体相与母相界面的生成和迁移是失效断裂的原因。CuZnAl记忆合金在单晶态时具有优良的记忆效应、超弹性和耐磨性，但是对于多晶体，晶界的存在引起的沿晶断裂是失效断裂的主要原因。目前，普遍认为是弹性各向异性高、晶粒粗大、相变应变的各向异性高、杂质元素的晶界偏析等在晶界上产生应力集中，以及在摩擦往复过程中产生的大量位错聚集，在晶界上形成失效源头所致。

本发明开发出一种提高铜锌铝记忆合金在碱性介质下滚动磨损性能的工艺方法。通过变质处理、热处理以及后续锻打等一系列工艺手段，显著提高了铜锌铝记忆合金在碱性介质情况下滚动磨损性能。

发明内容

本发明开发出提高铜锌铝记忆合金在碱性介质下滚动磨损性能的方法，其特征为：以Zn24.5～26wt%、Al3.5～4.5wt%、余为铜为原料，称重后在中频感应熔炼炉中熔炼。熔炼工艺为：加入电解铜、锌锭、铝锭，待材料全部熔化后，升温至1240℃～1260℃时采用冲入法加入复合稀土变质剂。复合稀土变质剂成分为：Ce 10～15wt％、La 8～12 wt％、Nd 8～12wt％、Sc6～9wt％、Lu6～9 wt％、 Ni 4～8wt%、Y＋Pr＋Tb＋Eu＋Gd＋Ho＋Er＋Tm为10～20wt%， V 2～5wt%，Zr 2～5wt%，余为铜。所述复合稀土变质剂为块状合金，熔点范围850～1150℃，复合稀土变质剂加入量范围为0.2～1.2wt%。然后浇注成直径为φ80×150mm的铸锭。退火处理是加热到850℃保温24小时后随炉冷却，然后车削去除表面2-3mm的脱锌层，再将铸锭在850℃保温30分钟后锻打成φ55×60mm的棒材。最后进行热处理，其具体工艺为：850℃保温30分钟后，从保温炉中取出在大气环境条件下冷却。

 

在棒材上取样，通过线切割加工出滚动磨损试样，滚动磨损试样为圆环状，具体尺寸：外径Φ50 mm，内孔Φ16 mm，环厚度8mm。对磨件尺寸同上，材质为45Cr钢，硬度50～54HRC。滚动磨损是在国产MM-2000型销盘式试验机上进行。磨损量以试样磨损前后的质量差来衡量，称量采用MAll0电子分析天平，精度为0.0001g。碱性介质为自配的Na（OH）稀溶液，PH为10.0～12.0，滴速为20滴/每分钟。各试样开始试验前，先进行30min的预跑合，跑合完毕后测定原始重量，然后加载至预定的载荷进行预定时间的磨损试验。滚动磨损试验结束后，将试样用丙酮超声清洗30min，再测定试样的重量，并计算出试样的磨损量(磨损失重)。每次测试前试样和对磨件都要用丙酮清洗，每次测试后下一次测试前要将对磨件用砂纸磨到1200号，防止下一次测试时对磨件的表面粗糙度发生变化。实验中，45Cr钢环转速200r/min，铜锌铝记忆合金环转速180r/min，相对滑动速度0.05236m/s。

附图说明  

图1 不同预定载荷对不同碱度介质下铜锌铝记忆合金磨损量的影响（试验时间6小时）；

图2 不同预定时间对不同碱度介质下铜锌铝记忆合金磨损量的影响（试验载荷147N）。

具体实施方式  

实施例1