[发明专利]一种制备粗晶铁锰硅基形状记忆合金的方法

说明书

本发明公开了一种制备粗晶铁锰硅基形状记忆合金的方法，属形状记忆合金领域。本发明制备的铁锰硅基形状记忆合金的奥氏体晶粒平均尺寸≥1毫米。具体步骤如下：（1）先将铁锰硅基形状记忆合金在1260℃~1300℃处理5分钟至1小时；（2）然后循环以下处理过程不低于一次：以0.1℃每分钟~10℃每分钟的速度冷却至1100℃~1200℃并处理5分钟至30分钟；接着以0.1℃每分钟~10℃每分钟的速度加热至1260℃~1300℃并处理5分钟至1小时；（3）最后以0.1℃每分钟~5℃每分钟的速度冷却至1150℃~1200℃后水冷至室温。

技术领域

本发明涉及形状记忆合金领域，具体涉及一种制备粗大奥氏体晶粒的铁锰硅基形状记忆合金的方法。该方法制备的铁锰硅基形状记忆合金的奥氏体平均晶粒尺寸不低于1毫米。

背景技术

铁锰硅基合金具有成本低廉、加工容易和焊接性能好等优点，因此自发现以来便吸引了国内外学者的广泛关注。但是，不经特殊处理的变形加工（热轧、冷轧或冷拉）的多晶铁锰硅基合金的可恢复应变仅2％左右，达不到工程应用的要求。目前，训练（室温变形加650℃附近退火的反复过程）、700℃附近的奥氏体高温形变热处理和热机械处理这三种方法也仅能将其可恢复应变提高到4-5%。同时，这些处理都存在变形过程，不但增加了制备成本，而且对形状复杂的元件难以实施。近期，文玉华等人通过铸造后退火处理的方法制备了拉伸可恢复应变达到7.6%的免训练铸造铁锰硅基合金（Y.H. Wen, et al., NatureCommunications, 2014, 5: 4964）。但是，铸造铁锰硅基合金与变形加工合金相比存在力学性能差和恢复应力低的问题。因此，如何在免训练的条件下，在力学性能优良的变形加工合金中获得高可恢复应变是铁锰硅基合金目前仍需解决的问题。彭华备等利用高温铁素体向奥氏体转变在免训练条件下显著提高了变形加工铁锰硅基合金的形状记忆效应（H.B.Peng, et al., Metallurgical and Materials Transactions A, 2016, 7: 3277-3283）。他们的专利ZL201410102165.X也公开了该方法。但是，他们也指出变形加工Fe-19.38Mn-5.29Si-8.98Cr-4.83Ni（数字代表重量百分比，下同）合金在经历高温铁素体向奥氏体转变后由于奥氏体的晶粒尺寸较小（约110微米），此时的最大可恢复应变也在5%左右（H.B. Peng, et al., Advanced Engineering Materials, 2018, 20: 1700741）。因此，如何在免训练的条件下，在力学性能优良的变形加工铁锰硅基合金中获得不低于6%的可恢复应变仍是目前仍需解决的问题。

目前，变形加工铁锰硅基合金可恢复应变低于6%的主要原因是晶粒尺寸较小。而免训练铸造铁锰硅基合金的可恢复应变可达7.6%的一个重要原因就是奥氏体晶粒粗大，可达1mm以上（Y.H. Wen, et al., Nature Communications, 2014, 5: 4964）。因此，获得粗大的奥氏体晶粒是变形加工铁锰硅基合金实现不低于6%的可恢复应变的前提条件。然而，目前粗化奥氏体晶粒的方法主要是提高固溶处理温度和延长固溶处理时间。但是，由于铁锰硅基合金层错能低，退火孪晶极易形成，这就导致上述方法无法有效增大奥氏体晶粒（H.B. Peng, et al.. Materials Science and Engineering A, 2018, 712: 37-49）。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种制备粗晶铁锰硅基形状记忆合金的方法。