专利名称：一种低铝高锰CuAlMn低温记忆合金的制作方法
技术领域：
本发明属于记忆合金技术领域,特指一种低招高猛CuAlMn低温记忆合金。
背景技术：
近年来的研究发现，CuAlMn是一种具有较好低温形状记忆效应的记忆合金。到目前为止，有关马氏体相变温度Ms在200 K以下的形状记忆合金国内外报道非常少。低温阀门(工作温度低于200K的阀门)是石油化工、空气分离、天然气等工业不可缺少的重要设备之一，其质量的优劣决定着能否安全、经济、持续地生产。低温阀门工作条件苛刻，其工作介质大部分为易燃、易爆、渗透性强的物质，最低工作温度可达4K，最高使用压力达lOMPa。目前在利用液氮制冷的装置中使用的液氮瓶都有一定的缝隙，即使当周围的环境达到所需要的低温时，液氮瓶内的液氮也仍然继续向外流，所以在制冷的工作过程中造成液氮的很大浪费，并且也减少了制冷装置的工作时间。CuAlMn低温记忆合金可以应用在超低温环境，如·液氮温度下的工作环境。如果利用该合金来制作一个控温阀，使其在高温时自动把液氮瓶口打开，释放出液氮制冷，当温度降低到所需要的低温时又自动把瓶口关闭，这样就可以减少低温系统中液氮的流量，从而能够有效地减少液氮的消耗量，延长制冷装置的工作时间，达到节约能源的目的。但是在合金的制备过程及热处理过程中Mn会挥发，这使得CuAlMn合金的成分在真空冶炼和真空热处理前后都发生很大变化，并且每次不同热处理后Mn的挥发情况也不相同，因此很难得到与设计成分一致的合金，想得到理想的具有低温马氏体相变温度的形状记忆合金则更是困难。对于低铝高锰CuAlMn低温记忆合金，除了要减少Mn的挥发以外，还要改善由于Mn的加入量增加，导致合金韧性下降的问题。本发明开发出一种低铝高锰CuAlMn低温记忆合金。
发明内容
本发明的目的是开发出一种低铝高锰CuAlMn低温记忆合金，其特征为将成分为A114 16wt%, Mn8 9wt%,复合稀土添加剂O. 3 O. 8wt%,其余为铜的材料在真空感应电炉中进行熔炼。复合稀土添加剂化学成分为=Y 20 28wt%、La 8 15wt%、Ce5 12wt% > Nb +Pr + Eu +Gd +Tb +Ho +Er +Tm +Lu 为 10 18wt%, V2 6wt%、B2 5wt%，Zr2 5wt%，余为铜。所述复合稀土加剂为块状合金，熔点范围800 1200°C。合金熔炼后当合金液温度达到1280 1300°C时，保温静置5min，然后在真空感应电炉内浇注成直径为Φ 80 X 150mm的铸锭。铸锭冷却后进行退火处理，退火处理是加热到840°C保温24小时后随炉冷却，然后车削加工去除表面2 3mm，锻打至30 X 30mm的棒材，锻打温度800 840°C，再挤压成Φ4ι πι的线材,挤压温度650 680°C,最后冷拔成Φ0. 5 2mm的丝材。然后进行真空热处理，其具体工艺为860°C保温30分钟后淬入室温油中，再进行170°C油中(保温30分钟)和100°C水中(保温15分钟)和50°C水中(保温15分钟)的三级时效处理。利用获得的低铝高锰CuAlMn低温记忆合金丝材，可用于工程技术领域，其具体尺寸可以根据使用的实际要求确定。此时低铝高锰CuAlMn低温记忆合金的马氏体转变温度为100 180K，逆马氏体转变温度为120 200K，合金的机械性能为σ b = 572MPa 578MPa，σα2 =29IMPa 296MPa，δ = 18. I 19. 5%。由于复合稀土添加剂的加入，有效的防止Mn的挥发，并使合金具有良好的韧性。锰含量大于9的％以后已无法制备出丝材，没有应用价值。复合稀土添加剂大于O. 8wt%以后，反而会使合金的机械性能下降，也导致无法制备出丝材。
具体实施例方式实施例I :
制备低铝高锰CuAlMn低温记忆合金，将化学成分为A114wt%，Mn8wt%,复合稀土添加剂O. 3wt%,其余为铜的材料在真空感应电炉中进行熔炼。合金熔炼后当合金液温度达到1280 1300°C时，保温静置5min，然后在真空感应电炉内浇注成直径为Φ 80X 150mm的铸锭。铸锭冷却后进行退火处理，退火处理是加热到840°C保温24小时后随炉冷却，然后车削 加工去除表面2 3mm，锻打至30 X 30mm的棒材，锻打温度800 840°C，再挤压成Φ4mm的线材，挤压温度650 680°C,最后冷拔成ΦO. 5 2mm的丝材。然后进行真空热处理,其具体工艺为860°C保温30分钟后淬入室温油中，再进行170°C油中(保温30分钟)和100°C水中(保温15分钟)和50°C水中(保温15分钟)的三级时效处理。利用获得的低铝高锰CuAlMn低温记忆合金丝材，可用于工程技术领域，其具体尺寸可以根据使用的实际要求确定。此时低铝高锰CuAlMn低温记忆合金成分为Al 13. 992wt%,Mn7. 962wt%,复合稀土 O. 291wt%,余量为铜，马氏体转变温度为180K±3K，逆马氏体转变温度为200Κ±3Κ，合金的机械性能为=572MPa, σ 0 2 = 291MPa, δ = 18. 1%。实施例2
制备低铝高锰CuAlMn低温记忆合金，将化学成分为A115wt%，Mn8. 5wt%,复合稀土添加剂O. 8wt%，其余为铜的材料在真空感应电炉中进行熔炼。合金熔炼后当合金液温度达到1280 1300°C时，保温静置5min，然后在真空感应电炉内浇注成直径为Φ 80X 150mm的铸锭。铸锭冷却后进行退火处理，退火处理是加热到840°C保温24小时后随炉冷却，然后车削加工去除表面2 3mm，锻打至30 X 30mm的棒材，锻打温度800 840°C，再挤压成Φ4mm的线材，挤压温度650 680°C,最后冷拔成ΦO. 5 2mm的丝材。然后进行真空热处理,其具体工艺为860°C保温30分钟后淬入室温油中，再进行170°C油中(保温30分钟)和100°C水中(保温15分钟)和50°C水中(保温15分钟)的三级时效处理。利用获得的低铝高锰CuAlMn低温记忆合金丝材，可用于工程技术领域，其具体尺寸可以根据使用的实际要求确定。此时低招高猛CuAlMn低温记忆合金成分为Al 14. 993wt%,Mn8. 464wt%,复合稀土 O. 792wt%,余量为铜，马氏体转变温度为140K±3K，逆马氏体转变温度为160Κ±3Κ，合金的机械性能为=574MPa, σ 0 2 = 293MPa, δ = 18. 7%。实施例3
制备低铝高锰CuAlMn低温记忆合金，将化学成分为A116wt%，Mn9wt%,复合稀土添加剂O. 6wt%,其余为铜的材料在真空感应电炉中进行熔炼。合金熔炼后当合金液温度达到1280 1300°C时，保温静置5min，然后在真空感应电炉内浇注成直径为Φ 80X 150mm的铸锭。铸锭冷却后进行退火处理，退火处理是加热到840°C保温24小时后随炉冷却，然后车削加工去除表面2 3mm，锻打至30X30mm的棒材，锻打温度800 840°C，再挤压成Φ4πιπι的线材，挤压温度650 680 °C,最后冷拔成Φ0. 5 2mm的丝材。然后进行真空热处理，其具体工艺为860°C保温30分钟后淬入室温油中，再进行170°C油中(保温30分钟)和100°C水中(保温15分钟)和50°C水中(保温15分钟)的三级时效处理。利用获得的低铝高锰CuAlMn低温记忆合金丝材，可用于工程技术领域，其具体尺寸可以根据使用的实际要求确定。此时CuAlMn低温记忆合金成分为Al 15. 492wt%，Mn8. 967wt%，复合稀土 O. 592wt%，余量为铜。马氏体转变温度为100K±3K，逆马氏体转变温度为120Κ±3Κ，合金的机械性能为σ b = 578MPa, σ 0 2 = 296MPa, δ = 19. 5%。对比例
制备低铝高锰CuAlMn低温记忆合金，将化学成分为A116wt%，Mn9wt%，其余为铜的材料在真空感应电炉中进行熔炼。熔炼后当合金液温度达到1280 1300°C时，保温静置5min，然后在真空感应电炉内浇注成直径为Φ80Χ150πιπι的铸锭。铸锭冷却后进行退火处理，退火处理是加热到840°C保温24小时后随炉冷却，然后车削加工去除表面2 3mm，锻打至30 X 30mm的棒材，锻打温度800 840°C，再挤压成Φ4πιπι的线材，挤压温度650 680°C，最后冷拔成Φ0. 5 2mm的丝材。然后进行真空热处理，其具体工艺为860°C保温30分钟 后淬入室温油中，再进行170°C油中(保温30分钟)和100°C水中(保温15分钟)和50°C水中(保温15分钟)的三级时效处理。利用获得的低铝高锰CuAlMn低温记忆合金丝材，可用于工程技术领域，其具体尺寸可以根据使用的实际要求确定。此时CuAlMn低温记忆合金成分为A115. 492wt%,Mn8. 61wt%，余量为铜。马氏体转变温度为150K±3K，逆马氏体转变温度为 170Κ±3Κ，合金的机械性能为 ob = 563MPa，σ 0 2 = 286MPa，δ = 14.7%。
权利要求
1.一种低铝高锰CuAlMn低温记忆合金，其特征为将成分为A114 16wt%，Mn8 .9wt%,复合稀土添加剂0. 3 0. 8wt%，其余为铜的材料在真空感应电炉中进行熔炼；复合稀土添加剂化学成分为Y 20 28wt%、La 8 15wt%、Ce5 12wt%、Nb +Pr + Eu +Gd+Tb +Ho +Er +Tm +Lu 为 10 18wt%，V2 6wt%、B2 5wt%，Zr2 5wt%，余为铜；所述复合稀土加剂为块状合金，熔点范围800 1200°C ;合金熔炼后当合金液温度达到1280 .1300°C时，保温静置5min，然后在真空感应电炉内浇注成直径为￠80 X 150mm的铸锭；铸锭冷却后进行退火处理，退火处理是加热到840°C保温24小时后随炉冷却，然后车削加工去除表面2 3mm，锻打至30 X 30mm的棒材，锻打温度800 840°C，再挤压成O4mm的线材，挤压温度650 680°C,最后冷拔成￠0. 5 2mm的丝材；然后进行真空热处理,其具体工艺为860°C保温30分钟后淬入室温油中，再进行170°C油中(保温30分钟)和100°C水中(保温15分钟)和50°C水中(保温15分钟)的三级时效处理；利用获得的低铝高锰CuAlMn低温记忆合金丝材，可用于工程技术领域，其具体尺寸可以根据使用的实际要求确定；此时低铝高锰CuAlMn低温记忆合金的马氏体转变温度为100 180K，逆马氏体转变温度为120 .200K，合金的机械性能为 O b = 572MPa 578MPa，o。2 = 29IMPa 296MPa，8 = 18. I .19. 5% ;由于复合稀土添加剂的加入，有效的防止Mn的挥发，并使合金具有良好的韧性。
2.根据权利要求I所述一种低招高猛CuAlMn低温记忆合金，当成分为A116wt%、Mn9wt%、复合稀土添加剂0. 6wt%,余量为铜进行真空感应电炉熔炼并制备出低温记忆合金时，此时CuAlMn低温记忆合金成分为A115. 492wt%, Mn8. 967wt%,复合稀土 0. 592wt%,马氏体转变温度为100K±3K，逆马氏体转变温度为120K±3K，合金的机械性能为ob =.578MPa, o 0 2 = 296MPa, 8 = 19. 5%。
全文摘要
一种低铝高锰CuAlMn低温记忆合金，属于记忆合金技术领域。其特征为将成分为Al14～16wt%，Mn8～9wt%，复合稀土添加剂0.3～0.8wt%，其余为铜的材料在真空感应电炉中进行熔炼。合金熔炼后浇注成直径为φ80×150mm的铸锭，并进行退火处理，车削加工去除表面2～3mm，锻打至30×30mm的棒材，挤压成Φ4mm的线材，再冷拔成Ф0.5～2mm的丝材，最后进行真空热处理。此时低铝高锰CuAlMn低温记忆合金的马氏体转变温度为100～180K，逆马氏体转变温度为120～200K。
文档编号C22C1/02GK102758097SQ20121028619
公开日2012年10月31日 申请日期2012年8月13日 优先权日2012年8月13日
发明者刘光磊, 刘海霞, 司松海, 李晓薇, 杨嵩, 齐克尧 申请人:镇江忆诺唯记忆合金有限公司