[发明专利]一种低Mn含量的Fe基形状记忆合金及制备方法

说明书

本发明涉及一种低Mn含量的Fe基形状记忆合金及制备方法，其组分及各组分的重量份分别为：纯铁56‑74份金属锰20‑30份金属硅5‑7份金属镍1‑6份金属钛0‑1份。首先按配比称量原料，采用真空非自耗电弧炉熔炼，抽真空后，向真空室内充惰性气体，将原料熔炼成圆锭；将圆锭切割成小块试样；然后打磨；最后超声清洗后分装在石英管内，采用单辊旋淬法制备出光滑连续的薄带。在断裂伸长率以及抗拉强度都具有较优秀的性能且具有良好的记忆性能。总体成本相对较低，适合普及推广使用；且制备时间短，耗能低。

技术领域

本发明涉及结构材料以及复合材料技术领域，特别是低Mn含量的Fe基形状记忆合金及制备方法，属于金属材料技术领域。

背景技术

拥有记忆效应的功能材料有许多种类，而形状记忆合金是人们最早发现的一种，自从科学家们于20世纪60年代在镍钛合金中发现这种效应以来，这类材料已经引发了许多人对它们进行研究。最近几年，伴随着现代科学技术的迅猛进步，形状记忆合金也逐渐地展露头角，目前国内外开发出的形状记忆合金已达几十种。目前已经被投入在实际生产应用中的主要有Ni-Ti系、Cu系、Fe系这几种类型。

Fe基记忆合金中的Fe-Mn-Si系合金的价格不高，并且容易加工成需要尺寸及形状，具有广阔的应用前景。但是Fe-Mn-Si系合金的记忆效应不高，加工以及成型性能较差，并且在比较低的温度下会发生应力松弛，这些缺点阻碍了它在实际生产中应用。可通过一系列手段，例如：合金化，固溶处理，快速凝固，时效处理，热机械循环训练，来提高其记忆效应，拓宽它们的应用范畴。

发明内容

本发明的目的是为了解决Fe基形状记忆合金记忆效应不高，加工以及成型性能较差，并且在比较低的温度下会发生应力松弛的问题，而提供一种低Mn含量的Fe基形状记忆合金，调节合金组分达到提高合金性能的目的。本发明的另一目的是提供上述低Mn含量的Fe基形状记忆合金的制备方法。

本发明的技术方案为：一种低Mn含量的Fe基形状记忆合金，其特征在于其组分及各组分的重量份分别为：纯铁56-74份金属锰20-30份金属硅5-7份金属镍1-6份金属钛0-1份。

优选上述原料均为纯度大于99％的单质。

优选所述的金属铁单质确保马氏体开始温度为室温；硅金属单质提高诱发马氏体相变的可逆性，同时减小含碳比例；锰金属提高奥氏体的屈服强度，与应力诱发马氏体临界差值；镍金属改善抗腐蚀性能；钛金属提高记忆性能。

本发明还提供了一种制备上述低Mn含量的Fe基形状记忆合金的方法，其具体步骤为：

(1)Fe基记忆合金原料的准备

按质量份，纯铁65-75份 金属锰20-30份 金属硅4-8份 金属镍1-6份 金属钛 0-1份。

(2)Fe基记忆合金的制备及成型

首先配比称量原料，采用真空非自耗电弧炉熔炼，将真空室抽真空后，向真空室内充惰性气体做为保护气体，为保证合金成分均匀，每个试样熔炼一次后都将其翻面再次熔炼，如此重复熔炼后，将原料熔炼成均匀、光滑、具有金属光泽的圆锭；用切割机将熔炼好的圆锭切割成若干尺寸小块试样；然后用千叶砂轮将试样表面因切割而引起的高温氧化层打磨；最后采用有机溶液超声清洗去除试样表面的油污等杂质；将处理好的小块试样分装在石英管内，采用单辊旋淬法制备出光滑连续的薄带。

优选将真空室抽至4.0×10^-3至6.0×10^-3Pa。优选向真空室内充入的惰性气体为Ar。优选熔炼次数为3-5次。

优选上述的单辊旋淬法工艺条件为：控制喷铸气压为0.03-0.05MPa，转速为1300-1500rad/min。

有益效果：