[发明专利]一种提高冷热循环下相变点稳定性的铜锌铝记忆合金

说明书

技术领域

本发明属于铜基记忆合金制备技术领域，特指一种提高冷热循环下相变点稳定性的铜锌铝记忆合金。

背景技术

自从英国的Delat记忆金属公司发现铜基记忆合金以后，铜基记忆合金的研究迅速展开。目前来说，在记忆合金材料中，铜基记忆合金材料占的比例最大，目前已在Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Sn、Cu-Al-Ni、Cu-Al-Be、Cu-Sn-Si、Cu-Zn-Ga等数十种铜基合金发现有良好的形状记忆效应。在铜基记忆合金中研究最多并已得到应用的是Cu-Zn-Al和Cu-Al-Ni合金。铜锌铝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，具有生产工艺简单，成本低廉（价格仅为Ni-Ti系合金的十分之一），有良好的记忆性能（仅次于Ni-Ti系合金），其相变点可以在-100℃～200℃范围内调节，应用前景非常广阔。

铜锌铝记忆合金在冷热循环过程中，内部发生正逆热弹性马氏体相变，马氏体与母相之间相界面随外界温度的变化作反复迁移，界面位错在迁移过程中不断增加，位错密度很快达到饱和值，从而影响正逆热弹性马氏体相变的转变量。在冷热循环过程中相变点、马氏体组织、力学性能以及形状记忆效应都会发生很大的变化。相变温度是记忆合金相变特性最基本的因素，合金的所有特性和行为与相变温度是分不开的。通常通过配制一定成分的合金来控制合金的相变温度，再通过合适的热处理来调节相变温度的微小起伏。

本发明开发出一种提高冷热循环下相变点稳定性的铜锌铝记忆合金。

发明内容

本发明开发出一种提高冷热循环下相变点稳定性的铜锌铝记忆合金，其特征为：以电解铜、锌锭0号、工业铝锭A00号、复合添加剂（其中：Ni8～12 wt％、Ti8～12 wt％、Ce7～10wt％、La7～10wt％、V6～9wt％、Ba6～9wt％、Zr5～7wt％、Tb 4～6wt％、Nd 4～6wt％、Pr 2～4wt％、B2～4wt％、余为Cu。）为原料，即Zn25-26wt%、Al3.5-4wt%、复合添加剂0.2-1.0wt%、余量是Cu的比例称重后在中频感应熔炼炉中熔炼。熔炼工艺为：先加入预热过的电解铜、锌锭、铝锭、复合添加剂，熔化期间要加入合金重量0.2%的硼砂。待材料全部熔化后，升温至1280-1300℃浇注成直径为φ80×150mm的铸锭。退火处理是加热到820-840℃保温24小时后随炉冷却，然后去除表面2-3mm的脱锌层，再将铸锭在820-840℃保温2小时后锻打成40×40mm的棒材。最后进行热处理：油淬加时效，即830-850℃保温2小时淬入室温机油中，然后在预先准备好的沸水中保温0.5小时后取出空冷至室温。该方法制备的铜锌铝记忆合金相变点稳定性得到显著提高。

将棒材加工成国家标准试棒，室温拉伸力学性能测试在WE-10型液压式拉伸实验机上进行，经该工艺方法处理后测得记忆合金抗拉强度695.5MPa，伸长率9.5%，布氏硬度186HB。再在棒材上取样，通过线切割加工出冷热循环试样，冷热循环试样最终尺寸为长40 mm 、宽10 mm 、高5mm。采用电阻炉加热自约束冷热循环试验机进行冷热循环试验。板状试样装卡在立方卡具的四个侧面，保证每块试样的加热与冷却位置一致，通过传动装置上下垂直运动，从而达到试样加热以及冷却的自动化完成。采用设时自控，热电偶测量并控制温度，试样在室温20℃至300℃、400℃、500℃之间进行加热与冷却的热循环，采用计数器进行自动计数，调整并保持炉温准确，水温20℃（流动自来水）。快速加热试样，加热、冷却一次作为一个循环，每次循环加热时间为120s，入水冷却时间为15s，直至预定循环次数。每循环设定次数，取下试样，抛光去除表面氧化膜，测试合金试样的相变点，包括马氏体相变转变开始温度M_s、马氏体相变转变结束温度M_f、马氏体逆相变转变开始温度A_s和马氏体逆相变转变结束温度A_f。

具体实施方式  

实施例1