专利名称：铁基稀土记忆合金的制作方法
技术领域：
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62-17045专利，该专利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(RE)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，其成分含量(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中合金是采用真空感应炉冶炼，后浇铸成圆锭，经900～1150℃锻造开坯，最后锻成Φ60×500圆坯，轧制穿管。同时部分改锻成试棒，加工成试样，测定力学性能、记忆性能和膨胀曲线。表中的对比例是指未按最佳成分范围加稀土元素的合金试样。表中记忆恢复是指拉伸试棒经3.5%变形，再加热到Af温度标距长度恢复的百分数，“◎”表示其值≥75%，“○”表示其值＜75%;表中成形性能表示可锻性的好与差，“○”代表好，“△”代表差。
本发明的铁基稀土记忆合金，如表中所列的“1”炉，具有优异的记忆性能、综合力学性能和适宜的相变温度。在未经扩散退火和未经反复形变与加热的训练条件下，实际的记忆形变即可达到3.2%，比在同样条件下一般铁基记忆合金提高25～30%，抗拉强度σb提高20%，延伸率δ提高30%以上。上述合金的力学性能和相变点列入表2。
表2
本发明铁基稀土记忆合金相变滞后温度范围宽，马氏体相变开始温度接近室温，这便于工程操作。
利用本发明可以制成记忆合金管接头和卡套。可广泛用于石油、化工、机械、建筑、水利、动力、电子等部门的管子和缆线的连接和密封。特别是管接头用在石油工业上，可部分代替焊接，并能承受较高压力。其连接工艺简单，即在常温下将小直径的管接头冲压扩孔，使之与管子外径滑配合，并套住两管对接缝。经短时低温(300℃左右)加热，管接头便记忆形状，恢复原来尺寸抱紧管子，达到牢固连接的目的。
权利要求
1.一种铁基稀土记忆合金，其特征在于合金成分含量(重量%)为Mn15～35，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，Al0.2～8，Si0.2～6.5，C＜0.9，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
2.按照权利1的要求的铁基稀土记忆合金，其特征在于合金成分含量(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，C＜0.9，还可含有Cu，含量为0～0.5，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
全文摘要
本发明是涉及一种铁基稀土记忆合金，该记忆合金成分含量(重量％)为Mn15～35，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，Al0.2～8，Si0.2～6.5，Cu0～0.5，C＜0.9，余量为Fe和不可避免的杂质元素。本发明的铁基稀土记忆合金不仅具有良好的记忆性能，而且有良好的综合力学性能和压力加工性能。采用本发明的记忆合金制成的管接头和卡套，可广泛用于石油、化工、机械、动力、建筑、水利、电子等部门的管子或缆线的连接和密封，工艺简单可靠。
文档编号C22C38/06GK1064319SQ9111142
公开日1992年9月9日 申请日期1991年12月7日 优先权日1991年12月7日
发明者刘文西, 刘道志 申请人:天津大学