提高冷热循环下铜基记忆合金塑性滞回耗能的热处理工艺的制作方法
【专利摘要】提高冷热循环下铜基记忆合金塑性滞回耗能的热处理工艺，属于铜记忆合金领域，其特征为：将获得三种不同成分，Zn25.6%、Al3.8%、余量Cu；Zn23.5%、Al3.5%、余量Cu；Zn23.2%、Al3.4、余量Cu；铜锌铝合金进行退火处理，在830-850℃保温24小时后随炉冷却，切削去除表面的2~3mm的脱锌层和铸造缺陷，然后采取水淬加时效的热处理，即830-850℃保温0.5小时淬入室温水中，再在150℃的保温炉中时效处理2小时后取出空冷至室温。通过以上方法可获得滞回耗能性能优异的铜锌铝记忆合金。
【专利说明】提高冷热循环下铜基记忆合金塑性滞回耗能的热处理工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于记忆合金领域，特指提高冷热循环下铜基记忆合金塑性滞回耗能的热处理工艺。
【背景技术】
[0002]软钢由于具有变形能力强，价格低廉等优点而被作为耗能器的首选材料，但用软钢制作的耗能器却具有初始刚度和屈服应力低，不可重复使用等缺点。而记忆合金与其相比显著优势如下:(1)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。而目前用于结构振动控制的记忆合金主要是NiTi合金，但由于NiTi合金昂贵的价格(是Cu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]Cu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]本发明提出提高冷热循环下铜基记忆合金塑性滞回耗能的热处理工艺。
【发明内容】
[0005]本发明提出提高冷热循环下铜基记忆合金塑性滞回耗能的热处理工艺，其特征为:将获得三种不同成分(Zn25.6%、A13.8%、余量 Cu ；Zn23.5%、A13.5%、余量 Cu ；Zn23.2%、A13.4、余量Cu ；)的铜锌铝合金进行退火处理，在830-850°C保温24小时后随炉冷却，切削去除表面的2?3mm的脱锌层和铸造缺陷，然后采取水淬加时效的热处理，即830_850°C保温0.5小时淬入室温水中，再在150°C的保温炉中时效处理2小时后取出空冷至室温。通过以上方法可获得滞回耗能性能优异的铜锌铝记忆合金。
[0006]冷热循环训练是利用铜锌铝记忆合金的形状记忆效应，变形后通过加热使其恢复原状。试样的尺寸为:250mmX 15mmX0.2mm,试样的有效拉伸长度为210mm。对马氏体相变开始温度(Ms)不同的CuZnAl合金进行冷热循环训练，一个加热一冷却一回复的过程为一次训练，反复重复该过程，记录相应循环训练次数后的应力应变曲线。利用WDW-200型微机控制电子式万能试验机测试记忆合金的滞回曲线。在测试前所有的试样均进行变形量为1%的预拉伸，试验过程中最大的试验力为800N。合金滞回曲线所包围面积的大小反映了合金滞回性能的好坏，从而反映合金耗能性能的大小。
[0007]
【专利附图】
【附图说明】
图1 Ms = 50°C的记忆合金经冷热循环2次训练后的滞回曲线； 图2Ms = 50°C的记忆合金经冷热循环6次训练后的滞回曲线；
图3Ms = 50°C的记忆合金经冷热循环10次训练后的滞回曲线；
图4Ms = 66°C的记忆合金经冷热循环2次训练后的滞回曲线；
图5Ms = 66°C的记忆合金经冷热循环6次训练后的滞回曲线；
图6Ms = 66°C的记忆合金经冷热循环10次训练后的滞回曲线；
图7Ms = 130°C的记忆合金经冷热循环2次训练后的滞回曲线；
图8Ms = 130°C的记忆合金经冷热循环6次训练后的滞回曲线；
图9Ms = 130°C的记忆合金经冷热循环10次训练后的滞回曲线。
【具体实施方式】
[0008]实施例1
对铜锌铝记忆合金进行相变点测试验证，选用Ms = 500C (Zn25.6%、A13.8%、余量Cu)的记忆合金为试验材料并进行上诉热处理工艺。试样的尺寸为:250mmX 15mmX0.2mm,试样的有效拉伸长度为210mm。冷热循环训练:一个加热一冷却一回复的过程为一次训练，反复重复该过程，记录相应循环训练次数后的应力应变曲线。利用WDW-200型微机控制电子式万能试验机测试记忆合金的滞回曲线。在测试前所有的试样均进行变形量为1%的预拉伸，试验过程中最大的试验力为800N。合金滞回曲线所包围面积的大小反映了合金滞回性能的好坏，从而反映合金耗能性能的大小，如图1所示。
[0009]实施例2
对铜锌铝记忆合金进行相变点测试验证，选用Ms = 660C (Zn23.5%、A13.5%、余量Cu)的记忆合金为试验材料并进行上诉热处理工艺。试样的尺寸为:250mmX 15mmX0.2mm,试样的有效拉伸长度为210mm。冷热循环训练:一个加热一冷却一回复的过程为一次训练，反复重复该过程，记录相应循环训练次数后的应力应变曲线。利用WDW-200型微机控制电子式万能试验机测试记忆合金的滞回曲线。在测试前所有的试样均进行变形量为1%的预拉伸，试验过程中最大的试验力为800N。合金滞回曲线所包围面积的大小反映了合金滞回性能的好坏，从而反映合金耗能性能的大小，如图2所示。
[0010]实施例3
对铜锌铝记忆合金进行相变点测试验证，选用Ms = 130°C(Zn23.2%、A13.4、余量Cu ；)的记忆合金为试验材料并进行上诉热处理工艺。试样的尺寸为:250mmX 15mmX0.2mm,试样的有效拉伸长度为210mm。冷热循环训练:一个加热一冷却一回复的过程为一次训练，反复重复该过程，记录相应循环训练次数后的应力应变曲线。利用WDW-200型微机控制电子式万能试验机测试记忆合金的滞回曲线。在测试前所有的试样均进行变形量为1%的预拉伸，试验过程中最大的试验力为800N。合金滞回曲线所包围面积的大小反映了合金滞回性能的好坏，从而反映合金耗能性能的大小，如图3所示。
【权利要求】
1.提高冷热循环下铜基记忆合金塑性滞回耗能的热处理工艺，其特征为:将获得三种不同成分，Zn25.6%, Al3.8%、余量 Cu ；Ζη23.5%、Α13.5%、余量 Cu ；Ζη23.2%、Α13.4、余量 Cu ；铜锌铝合金进行退火处理，在830-850°C保温24小时后随炉冷却，切削去除表面的2?3mm的脱锌层和铸造缺陷，然后采取水淬加时效的热处理，即830-850°C保温0.5小时淬入室温水中，再在150°C的保温炉中时效处理2小时后取出空冷至室温；通过以上方法可获得滞回耗能性能优异的铜锌铝记忆合金；冷热循环训练是利用铜锌铝形状记忆合金的形状记忆效应，变形后通过加热使其恢复原状；试样的尺寸为:250mmX 15mmX 0.2mm,试样的有效拉伸长度为210mm ;对马氏体相变开始温度Ms不同的CuZnAl合金进行冷热循环训练，一个加热一冷却一回复的过程为一次训练，反复重复该过程，记录相应循环训练次数后的应力应变曲线；利用WDW-200型微机控制电子式万能试验机测试记忆合金的滞回曲线；在测试前所有的试样均进行变形量为1%的预拉伸，试验过程中最大的试验力为800N ;合金滞回曲线所包围面积的大小反映了合金滞回性能的好坏，从而反映合金耗能性能的大小。
2.根据权利要求1所述提高冷热循环下铜基记忆合金塑性滞回耗能的热处理工艺，热处理后Ms = 50°C的铜锌铝形状记忆合金经冷热循环训练后的滞回耗能性能最好。
【文档编号】C22C9/04GK104342610SQ201310334125
【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】刘光磊, 李晓薇, 司松海, 杨嵩, 白高鹏 申请人:镇江忆诺唯记忆合金有限公司