专利名称：一种提高CuZnAl记忆合金记忆性能的方法
技术领域：
本发明属于CuZnAl记忆合金技术领域,特指ー种提高CuZnAl记忆合金记忆性能的方法。
背景技术：
CuZnAl记忆合金成本低廉、加工性能好，近年来得到广泛的研究和发展，在基本解决CuZnAl记忆合金晶粒粗大，以及马氏体稳定化后，该合金逐渐进入实际推广应用阶段。如利用CuZnAl记忆合金所具有的感温和驱动双重功能，制作用于煤矿井下火灾监测的井下火灾防预系统装置，以及过热保护器装置。但在实际工作中如何提高CuZnAl记忆合金的记忆性能，保证CuZnAl记忆合金具有最佳的记忆性能，这一直是铜基形状记忆合金研究的重点之一。在冷热循环过程中，合金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往复迁移，界面位错在迁移过程中不断増殖，从而影响正逆热弹 性马氏体相变的转变量，在合金的记忆性能上表现为双程记忆量不断减小。如何提高铜锌铝记忆合金的记忆性能一直是阻碍其推广应用的瓶颈问题。针对这ー问题，本发明开发了一种提高CuZnAl记忆合金记忆性能的方法。经过查询，未见有相关专利发表。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高CuZnAl记忆合金记忆性能的方法。其特征为制备CuZnAl记忆合金，其化学成分为重量百分比，Zn22%-26%，A13%_4%，余量为铜。采用中频感应电炉进行熔化，上述合金熔化后加入特种复合稀土变质剂O. 2%-1. 0%，也是重量百分比(其中=Y为特种复合稀土变质剂重量的30-45%、La为特种复合稀土变质剂重量的5_15%、Nb为特种复合稀土变质剂重量的3-10%、Ce为特种复合稀土变质剂重量的3-10 %、V为特种复合稀土变质剂重量的l_8%、Eu+Zr +Pr + Tb +Ti+ Er+B + Ho +Lu为特种复合稀土变质剂重量的5-15%，余量为铜)，熔炼温度达到1300 — 1350°C时，浇注成直径为Φ 80 X 150mm的铸锭。退火处理是加热到820°C保温24小时后随炉冷却，然后去除表面2-3mm的脱锌层，再锻打至Ilmm厚的板材,最后轧制成O. 3mm薄板。设置热处理淬火エ艺,其具体エ艺为7900C _880°C保温20 — 40分钟后淬入室温油中，再依次进行140 — 160°C油中保温20 —40分钟、90 — 100°C水中保温20 — 30分钟、40 — 50°C水中保温20 — 30分钟三级时效处理。选取的预应变量是为5 — 25%。循环介质分别为100°C油和室温水。特种复合稀土变质剂加入量可优选为0. 4%-0. 6% ;热处理淬火エ艺可优选为835°C保温30分钟后淬入室温油中；三级时效处理可优选为150°C油中保温30分钟、95°C水中保温25分钟、45°C水中保温25分钟。预应变量可优选为15%，循环介质分别为100°C油和室温水，在此エ艺參数下进行20次约束循环训练，此时合金的记忆性能在最佳范围内。
图I热处理淬火エ艺与记忆性能的关系(循环介质为100°C油及室温水)
选取热处理淬火エ艺为790°C _880°C保温20 — 40分钟后淬入室温油中(见图1)，再
依次进行140 — 160°C油中保温20 — 40分钟、90 — 100°C水中保温20 — 30分钟、40 —50°C水中保温20 — 30分钟三级时效处理。采用热处理淬火エ艺和三级时效处理工艺时，在第一步热处理淬火吋，不论生成的是9R还是18R马氏体，在随后的三级时效处理时，全部转变为18R马氏体，同时合金中的应カ降低，保持了马氏体的有序结构，使得逆相变生核和马氏体再取向变得容易，因此提高了合金的记忆性能。图2预应变量与记忆性能的关系(三级时效处理，循环介质为100°C油及室温水) 选取预应变量为15%，循环介质为100°C油及室温水时，合金的记忆性能最好。由图2
可以看出，随着预应变量的増加，合金的记忆性能増加，但是预应变量超过15%以后，合金 的形状记忆性能下降。因为预应变量较小吋，随预应变量的増加，有利于应カ诱发马氏体的形核和长大，以及变体的运动和再取向，促使马氏体的择优取向，有利于合金的记忆性能增カロ。预应变量再增加时，大于15%以后，合金在冷热循过程中，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増加，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，使合金的记忆性能下降。图3循环介质为100°C油及室温水的X衍射
特征线对M(1210)和M(2010)的间距大，这说明此时合金马氏体有序度高，因此合金的记忆性能好。
具体实施例方式实施例I
制备CuZnAl记忆合金，其化学成分(重量百分比)为，Zn24. 62%，A13. 51%，特种复合稀土变质剂0.4%，余为铜。熔炼后浇注成直径为Φ80Χ150πιπι的铸锭。退火处理是加热到820°C保温24小时后随炉冷却，然后去除表面2-3mm的脱锌层，再锻打至IImm厚的板材，最后轧制成O. 3mm薄板。热处理淬火エ艺为835°C保温30分钟后淬入室温油中，再依次进行150°C油中保温30分钟、95°C水中保温25分钟和45°C水中保温25分钟的三级时效处理。选取预应变量为15%，循环介质为100°C油及室温水。实施例2
制备CuZnAl记忆合金，其化学成分(重量百分比)为，Zn22. 04%, A13. 99%，特种复合稀土变质剂0.6%，余为铜。熔炼后浇注成直径为Φ80Χ150πιπι的铸锭。退火处理是加热到820°C保温24小时后随炉冷却，然后去除表面2-3mm的脱锌层，再锻打至Ilmm厚的板材，最后轧制成O. 3mm薄板。热处理淬火エ艺为820°C保温20分钟后淬入室温油中，再依次进行140°C油中保温20分钟、90°C水中保温20分钟和40°C水中保温20分钟的三级时效处理。选取预应变量为15%，循环介质为100°C油及室温水。实施例3
制备CuZnAl记忆合金，其化学成分(重量百分比)为，Zn25. 98%，A13. 05%，特种复合稀土变质剂0.2%，余为铜。熔炼后浇注成直径为Φ80Χ150πιπι的铸锭。退火处理是加热到820°C保温24小时后随炉冷却，然后去除表面2-3mm的脱锌层，再锻打至Ilmm厚的板材，最后轧制成O. 3mm薄板。热处理淬火エ艺为850°C保温40分钟后淬入室温油中，再依次进行160°C油中保温40分钟、100°C水中保温30分钟和50°C水中保温30分钟的三级时效处理。选取预应变量为15%，循环介质为100°C油及室温水。对比例
制备CuZnAl记忆合金，其化学成分(重量百分比)为，Zn24. 62%,Al3. 51%，余为铜。熔炼后浇注成直径为Φ80X 150mm的铸锭。退火处理是加热到820°C保温24小时后随炉冷却，然后去除表面2-3mm的脱锌层,再锻打至Ilmm厚的板材,最后轧制成O. 3mm薄板。热处理淬火エ艺为835°C保温30分钟后淬入室温油中。选取预应变量为15%，循环介质为100°C油及室温水。对实施例和对比例エ艺參数下获得的CuZnAl记忆合金，进行20次冷热约束循环训练，记忆性能见表I、图I、图2。由表I可见，实施例I到实施例3エ艺參数下获得的复合稀土 CuZnAl记忆合金，其记忆性能最好。由图3可见，在100°C机油中约束循环训练的其特征线对，M(1210)和M(2010)的间距大，这说明此时的合金马氏体有序度高，因此合金的记 忆性能好。表I热处理工艺对合金记忆性能(回复率)的影响
权利要求
1.一种提高CuZnAl记忆合金记忆性能的方法，其特征为制备复合稀土 CuZnAl记忆合金，其化学成分为重量百分比，Zn22%-26%，A13%_4%，余量为铜；采用中频感应电炉进行熔化，上述合金熔化后加入特种复合稀土变质剂O. 2%-1. 0%，也是重量百分比，其中Y为特种复合稀土变质剂重量的30-45%、La为特种复合稀土变质剂重量的5_15%、Nb为特种复合稀土变质剂重量的3-10%、Ce为特种复合稀土变质剂重量的3-10%、V为特种复合稀土变质剂重量的1_8%、Eu+Zr +Pr + Tb +Ti+ Er+B + Ho +Lu为特种复合稀土变质剂重量的5-15%，余量为铜；熔炼温度达到1300 — 1350°C时，浇注成直径为Φ80X 150mm的铸锭；退火处理是加热到820°C保温24小时后随炉冷却，然后去除表面2-3mm的脱锌层，再锻打至Ilmm厚的板材,最后轧制成O. 3mm薄板；然后进行热处理淬火、三级时效处理和循环训练处理。
2.根据权利要求I所述一种提高CuZnAl记忆合金记忆性能的方法，特种复合稀土变质剂入量可优选为0. 4%-0. 6%。
3.根据权利要求I一 2所述一种提高CuZnAl记忆合金记忆性能的方法，热处理淬火工艺为820°C _850°C保温20 — 40分钟后淬入室温油中。
4.根据权利要求1-3所述一种提高CuZnAl记忆合金记忆性能的方法，再依次进行140 - 160°C油中保温20 - 40分钟、90 — 100°C水中保温20 — 30分钟、40 — 50°C水中保温20 - 30分钟三级时效处理。
5.据权利要求3所述一种提高CuZnAl记忆合金记忆性能的方法，三级时效处理可优选为150°C油中保温30分钟、95°C水中保温25分钟、45°C水中保温25分钟。
6.根据权利要求1-5所述一种提高CuZnAl记忆合金记忆性能的方法，选取预应变量是为15%，循环介质分别为100°C油和室温水，在此工艺参数下进行20次约束循环训练，此时合金的记忆性能在最佳范围内。
全文摘要
一种提高CuZnAl记忆合金记忆性能的方法，属于CuZnAl记忆合金技术领域，其特征为制备CuZnAl记忆合金，其化学成分为重量百分比，Zn22%-26%，Al3%-4%，余量为铜。采用中频感应电炉进行熔化，上述合金熔化后加入特种复合稀土变质剂0.2%-0.6%，也是重量百分比，熔炼温度达到1300-1350℃时，浇注成直径为φ80×150mm的铸锭，然后进行退火处理、热处理淬火、三级时效处理和循环训练处理。
文档编号C22C1/06GK102732744SQ20121024772
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月18日 优先权日2012年7月18日
发明者司松海, 张志敏, 张扣山, 李晓薇, 陆松华 申请人:镇江忆诺唯记忆合金有限公司