[发明专利]铁基稀土记忆合金

说明书

本发明属于铁基合金。

形状记忆合金简称记忆合金，是指用它作成一定形状的构件经过变形后，再加热到一定温度，构件能自动地恢复它原来的形状，具有这样功能的合金称为记忆合金。目前人们重视铁基记忆合金的开发。这种合金具有适宜的操作温度，塑性较好，易于成型，价格便宜等特点。它的记忆借助于母相γ（fcc）与马氏体相（hcp）之间的相变过程，这两种不同密堆顺序结构的交替，其本质是层错的扩展和增殖。一般要具备低的Neel温度，以保证实现形状记忆过程。

在本发明之前与之相关技术主要有特开昭62-170457发明专利申请公开说明书，所述主要技术特征之一是以Mn和Co、Cr中的一种或两种为必含合金元素的铁基记忆合金，该合金还可包含La、Ce、Nd、Sm、Y的一种或两种以上，其含量为2%以下。

这种技术特征与我们对铁基记忆合金的研究结果相比，它的不足之处在于：一是该专利合金中仅涉及四种稀土元素La、Ce、Nd、Sm，并且含量过宽，规定不合理。实践证明，合金中稀土元素（R）的含量过高或过低对于合金的记忆性能和力学性能都是有害的，或者是无效的;二是该专利把Co和Cr作为合金中必含元素，导致合金价格昂贵。我们研究结果证明，在不含Co和Cr的条件下，铁基记忆合金完全可以获得优异的记忆性能和力学性能。

本发明的目的在于提供一种含有稀土元素的铁基记忆合金，该铁基稀土记忆合金不但能克服特开昭62-17045铁基记忆合金的不足，而且具有优良的形状记忆性能和综合的力学性能。

本发明所称的铁基稀土记忆合金，其成分（重量%）为：

Mn    15～35、Pr、Pm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、La、Ce、Nd、Sm的一种或两种以上，含量为0.008～0.09，Al    0.2～8，Si    0.2～6.5，Cu    0～0.5，C＜0.9，余量为Fe和不可避免的杂质元素。

其中Pr、Pm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、La、Ce、Nd、Sm均为稀土元素。稀土元素的加入能降低Neel温度，并能有效地抑制锰量过高而导致的成分偏析。减小晶粒长大倾向，稳定记忆性能，改善热加工性能，但其含量必须适中。本发明规定的稀土元素的成分范围为最佳含量。若含量过低，易形成稀土氧化物;若含量过高，易形成稀土硫化物，在最佳含量范围形成稀土硫氧化物时合金才具有优良性能。因此，掌握记忆合金中稀土元素总量的最佳范围是非常具有实际价值的。当过量加入时，这不仅是一种浪费，而且由于脆化相RE₃S₄与RE₂S₃硫化物的的形成，恶化了材料的力学性能和热加工性能，同时也使记忆性能减退。另外，利用稀土元素总量控制成分，生产中非常方便，在合金冶炼过程，可以混合稀土合金方式加入，而不必加入昂贵的纯稀土金属。

本发明实施例的合金成分及性能如表1所列。

表1

类炉    记忆    成形

Mn    Pr    La    Ce    Eu    Al    Cu    C    Si    Fe

别    号    恢复    性能

实    1    30    0.08    0.3    0.03    6    其余    ○    ○

施  2  31  0.02  0.03  0.02    0.001    0.3    0.3    0.04    5    其余  ○  ○

例    3    28    0.07    0.4    0.4    0.10    5.5    其余    ○    ○

对    4    30    1.8    0.04    6    其余    ○    △

比    5    30    0.001    0.03    6    其余    ○    △

例    6    31    0.03    5    其余    ○    △