提高Ms为50℃的铜锌铝记忆合金阻尼比的热处理工艺的制作方法
【专利摘要】提高Ms为50℃的铜锌铝记忆合金阻尼比的热处理工艺，属于铜基记忆合金领域，其特征为：对获得的铜锌铝合金先进行退火处理，在850℃保温24小时后随炉冷却，然后切削去除表面的2~3mm的脱锌层和铸造缺陷，采取三种热处理工艺，最后使用低频扭摆法由动态数字分析仪测得铜锌铝记忆合金振幅衰减谱、计算出铜锌铝记忆合金的阻尼比。
【专利说明】提高Ms为50°C的铜锌铝记忆合金阻尼比的热处理工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于铜基记忆合金领域，特指提高Ms为50°C的铜锌铝记忆合金阻尼比的热处理工艺。
【背景技术】
[0002]阻尼比是无单位量纲，表示了结构在受激振后振动的衰减形式，在土木、机械、航天等领域是结构动力学的一个重要概念。因此，阻尼比越大，反应出抗振性能高。通常使用软钢作为抗振应用的首选材料，但用软钢具有初始刚度和屈服应力低，不可重复使用等缺点。记忆合金与其相比显著优势如下:(I)记忆合金耗能器的耗能变形是通过材料内部组织变化(马氏体相变)发生的，合金材料内部不会产生很多缺陷，疲劳性能好，其使用寿命长，可反复使用；(2)具有良好的自适应能力等优点。记忆合金的阻尼机制大致可以根据合金工作温度与相变点温度的高低而分为两类。当合金的工作温度高于As温度，即合金处于伪弹性状态时，称为“伪弹性”阻尼；当合金的工作温度低于坞温度，即合金处于马氏体状态时，称为“拟塑性”阻尼。当温度处于Ms与As之间时，两种阻尼机制都作用。伪弹性阻尼主要是指阻尼的大小由SMA的伪弹性决定。从伪弹性记忆合金的应力一应变图中可以看出，在一个加载循环中，SMA可以吸收的能量大小与滞回环的面积成正比。而拟塑性阻尼在滞回环耗能的基础上，还能由合金中与热弹性马氏体相变有关的相变孪晶晶界或母相与马氏体的相界，在振动应力的作用下发生移动，产生的非弹性应变使应力松弛，将外加机械能耗散。而目前用于抗振应用的记忆合金主要是NiTi合金，但由于NiTi合金昂贵的价格(是铜基记忆合金的10倍左右)和复杂的生产工艺，严重地限制了合金在该方面的广泛应用和推广。
[0003]铜基记忆合金具有相变可调温度宽，加工性能好、原料来源广泛，成本低廉等优点，在结构控制领域中具有十分诱人的应用前景。其在变形过程中加载和卸载的路径不重合而形成一个封闭的滞回环，从而消耗大量能量，合金滞回环面积的大小不仅与材料的种类有关，而且与热处理工艺(包括固溶温度、淬火方式、冷却速度)以及变形条件(变形量、变形温度、变形速度)等因素有关。对于成分一定的合金，热处理可以改变其组织，包括合金的相组成，各相的成分、状态，晶粒大小及分布，从而影响合金性能的变化。
[0004]本发明提出提高Ms为50°C的铜锌铝记忆合金阻尼比的热处理工艺。
【发明内容】
[0005]本发明提出提高Ms为50°C的铜锌铝记忆合金阻尼比的热处理工艺，其特征为:对获得的铜锌铝合金先进行退火处理，在850°C保温24小时后随炉冷却，然后切削去除表面的2?3mm的脱锌层和铸造缺陷，然后采取三种方式处理分别是:
1、水淬加时效，即830-850°C保温0.5小时淬入室温水中，然后在140°C _150°C的保温炉中时效处理2小时后取出空冷至室温；
2、油淬加时效，即830-850°C保温0.5小时淬入室温机油中，然后在140°C _150°C的保温炉中时效处理2小时后取出空冷至室温；
3、分级淬火，即830-850°C保温0.5小时淬入150°C机油中，然后在140°C _150°C的保温炉中时效处理2小时后取出空冷至室温。
[0006]通过以上热处理方法可获得Ms为50°C ±6°C的铜锌铝记忆合金，此时油淬加时效的热处理记忆合金阻尼比最好。
【具体实施方式】
[0007]实施例1
对获得的铜锌铝合金先进行退火处理，在850°C保温24小时后随炉冷却，然后切削去除表面的2?3mm的脱锌层和铸造缺陷。采用水淬加时效热处理，即830_850°C保温0.5小时淬入室温水中，然后在140°C _150°C的保温炉中时效处理2小时后取出空冷至室温，获得Ms为50°C ±6°C的铜锌铝记忆合金。通过线切割获得试样的尺寸为:100mmX 8mmX 4mm，使用低频扭摆法由动态数字分析仪测得铜锌铝记忆合金振幅衰减谱、计算出铜锌铝记忆合金的阻尼比为0.0285。这里的阻尼比是由合金自身的内耗引起的，阻尼比远远高于0.01，属于高阻尼合金。
[0008]实施例2
对获得的铜锌铝合金先进行退火处理，在850°C保温24小时后随炉冷却，然后切削去除表面的2?3mm的脱锌层和铸造缺陷。采用油淬加时效热处理，即830_850°C保温0.5小时淬入室温机油中，然后在140°C _150°C的保温炉中时效处理2小时后取出空冷至室温，获得Ms为50°C ±6°C的铜锌铝记忆合金。通过线切割获得试样的尺寸为:100mmX 8mmX 4mm，使用低频扭摆法由动态数字分析仪测得铜锌铝记忆合金振幅衰减谱、计算出铜锌铝记忆合金材料的阻尼比为0.029。这里的阻尼比是由合金自身的内耗引起的，阻尼比远远高于0.01，属于高阻尼合金。
[0009]实施例3
对获得的铜锌铝合金先进行退火处理，在850°C保温24小时后随炉冷却，然后切削去除表面的2?3mm的脱锌层和铸造缺陷。采用分级淬火热处理，即830_850°C保温0.5小时淬入150°C机油中，然后在140°C _150°C的保温炉中时效处理2小时后取出空冷至室温，获得Ms为50°C ±6°C的铜锌铝记忆合金。通过线切割获得试样的尺寸为:100mmX 8mmX 4mm，使用低频扭摆法由动态数字分析仪测得铜锌铝记忆合金振幅衰减谱、计算出铜锌铝记忆合金的阻尼比为0.0255。这里的阻尼比是由合金自身的内耗引起的，阻尼比远远高于0.01，属于高阻尼合金。
【权利要求】
1.提高Ms为50°C的铜锌铝记忆合金阻尼比的热处理工艺，其特征为:对获得的铜锌铝合金先进行退火处理，在850°C保温24小时后随炉冷却，然后切削去除表面的2?3mm的脱锌层和铸造缺陷，然后采取以下三种热处理方式:1、水淬加时效，即830-850°C保温0.5小时淬入室温水中，然后在140°C -150 V的保温炉中时效处理2小时后取出空冷至室温；2、油淬加时效，即830-850°C保温0.5小时淬入室温机油中，然后在140°C _150°C的保温炉中时效处理2小时后取出空冷至室温；3、分级淬火，即830-850°C保温0.5小时淬入150°C机油中，然后在140°C _150°C的保温炉中时效处理2小时后取出空冷至室温。
2.根据权利要求1所述提高Ms为50°C的铜锌铝记忆合金阻尼比的热处理工艺，热处理可优选油淬加时效，此时该记忆合金阻尼比最好。
【文档编号】C22F1/08GK104342608SQ201310333829
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年8月4日 优先权日:2013年8月4日
【发明者】杨嵩, 司松海, 李晓薇, 齐克尧, 张扣山 申请人:镇江忆诺唯记忆合金有限公司