一种提高铜锌铝形状记忆合金摩擦磨损性能的热处理工艺的制作方法
【专利摘要】一种提高铜锌铝形状记忆合金摩擦磨损性能的热处理工艺，属于记忆合金领域，将制备出的铜锌铝记忆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，再将铸锭在850℃保温30分钟后锻打成φ55×60mm的棒材。然后采取四种热处理方式，最后进行摩擦磨损性能试验。
【专利说明】一种提高铜锌铝形状记忆合金摩擦磨损性能的热处理工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于记忆合金领域，特指一种提高铜锌铝形状记忆合金摩擦磨损性能的热处理工艺。
【背景技术】
[0002]铜基形状记忆合金由于加工容易，原材料来源广泛，成本低廉(只是NiTi记忆合金的1/10)，而受到大批研究者的青睐。在已发现的形状记忆合金中铜基合金占的比例最多，主要可以分为Cu-Zn和Cu-Al两大类，其中最具有实用价值的是CuZnAl系和CuAlNi系。近年又发展了 CuAlMn系。摩擦磨损是工业和日常生活中常见的现象，也是造成材料和能源损失的重要原因。特别是随着科技的日益进步，对尺寸精度要求越来越高，当然对材料的耐磨性能要求也越高。如何提高材料的耐磨性以及开发耐磨性能更好的材料日益成为材料科学研究的一个发展方向。虽然铜基形状记忆合金具有良好的形状记忆效应和低廉的价格，前景十分诱人，然而在实用过程中，发现存在马氏体稳定化、延性差、易发生晶界破坏，以及疲劳寿命短、摩擦磨损性能差等问题，因此它只在性能要求不高以及要求降低成本的情况下使用。为了改善延性，抑制晶界破坏，提高疲劳寿命及其摩擦磨损性能，目前主要方法有:①改变合金配方，②进行细化和变质处理，③进行热处理。其中，第一种方法实现比较复杂；第二种方法改善效果不够明显。因此，进行热处理自然成为最直接最有效的方法。
[0003]本发明提出一种提高铜锌铝形状记忆合金摩擦磨损性能的热处理工艺。
【发明内容】
[0004]本发明提出一种提高铜锌铝形状记忆合金摩擦磨损性能的热处理工艺，其特征为:将制备出的铜锌铝记忆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，再将铸锭在850°C保温30分钟后锻打成Φ 55 X 60mm的棒材。然后采取以下四种热处理方式:
1、分级淬火150°C，S卩850°C保温30分钟淬入150°C机油中，再保温30分钟淬入室温水中；
2、分级淬火100°C，即850°C保温30分钟淬入100°C机油中，再保温30分钟淬入室温水中；
3、两级时效150°C，即850°C保温30分钟后淬入室温机油中，再放入150°C机油中保温时效30分钟，最后在50°C水中保温时效15分钟；
4、两级时效100°C，即850°C保温30分钟后淬入室温机油中，再放入100°C机油中保温时效30分钟，最后在50°C水中保温时效15分钟。
[0005]上述四种方式中采用第二种热处理方式后获得的铜锌铝记忆合金，摩擦磨损性能最好。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1不同热处理方式对不同热处理状态的铜锌铝形状记忆合金磨损量的影响(试验时间4小时)；
图2不同预定时间对不同热处理状态的铜锌铝形状记忆合金磨损量的影响(试验载荷392N)。
【具体实施方式】
[0007]实施例1
将制备出的铜锌铝记忆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，再将铸锭在850°C保温30分钟后锻打成Φ55Χ60πιπι的棒材。最后进行热处理，采用分级淬火150°C，即850°C保温30分钟淬入150°C机油中，再保温30分钟淬入室温水中。然后在棒材上取样，通过线切割加工出摩擦磨损试样，摩擦磨损试样为圆环状，具体尺寸:外径Φ50πιπι，内孔Φ16πιπι，环厚度8mm。对磨件尺寸同上，材质为40Cr钢，硬度50 - 54HRC。摩擦磨损是在国产MM-2000型销盘式试验机上进行。磨损量以试样磨损前后的质量差来衡量，称量采用MAllO电子分析天平，精度为0.0OOlgo摩擦磨损类型为油润滑摩擦磨损，所用润滑油为32#机油，滴油速度为20滴每分钟。各试样开始试验前，先进行30min的预跑合，跑合完毕后测定原始重量，然后加载至预定的载荷进行预定时间的磨损试验。摩擦磨损试验结束后，将试样用丙酮超声清洗30min，再测定试样的重量，并计算出试样的磨损量(磨损失重)。每次测试前试样和对磨件都要用丙酮清洗，每次测试后下一次测试前要将对磨件用砂纸磨到1200号，防止下一次测试时对磨件的表面粗糙度发生变化。摩擦磨损试样为圆环状，具体尺寸:外径Φ50 mm，内孔Φ16 mm，环厚度8mm。对磨件尺寸同上，材质为45#钢，硬度50 — 54HRC。实验中，钢环转速200r/min，铜环转速180r/min，相对滑动速度0.05236m/s。具体摩擦磨损性能见图1和图2。
[0008]实施例2
将制备出的铜锌铝记忆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，再将铸锭在850°C保温30分钟后锻打成Φ 55 X 60mm的棒材。最后进行热处理，分级淬火100°C，即850°C保温30分钟淬入100°C机油中，再保温30分钟淬入室温水中。然后在棒材上取样,通过线切割加工出摩擦磨损试样,摩擦磨损试样为圆环状，具体尺寸:外径Φ50ι?πι，内孔Φ16ι?πι，环厚度8mm。对磨件尺寸同上,材质为40Cr钢，硬度50 — 54HRC。摩擦磨损是在国产MM-2000型销盘式试验机上进行。磨损量以试样磨损前后的质量差来衡量，称量采用MAllO电子分析天平，精度为0.0OOlgo摩擦磨损类型为油润滑摩擦磨损，所用润滑油为32#机油，滴油速度为20滴每分钟。各试样开始试验前，先进行30min的预跑合，跑合完毕后测定原始重量，然后加载至预定的载荷进行预定时间的磨损试验。摩擦磨损试验结束后，将试样用丙酮超声清洗30min，再测定试样的重量，并计算出试样的磨损量(磨损失重)。每次测试前试样和对磨件都要用丙酮清洗，每次测试后下一次测试前要将对磨件用砂纸磨到1200号，防止下一次测试时对磨件的表面粗糙度发生变化。摩擦磨损试样为圆环状，具体尺寸:外径Φ50 mm，内孔Φ16 mm，环厚度8mm。对磨件尺寸同上，材质为45#钢，硬度50 - 54HRC。实验中，钢环转速200r/min，铜环转速180r/min，相对滑动速度0.05236m/s。具体摩擦磨损性能见图1和图2，由图1和图2可以看出，热处理方式为分级淬火100°C时，铜锌铝形状记忆合金呈现出最优的摩擦磨损性能。
[0009]实施例3
将制备出的铜锌铝记忆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，再将铸锭在850°C保温30分钟后锻打成Φ55Χ60πιπι的棒材。最后进行热处理，两级时效150°C，即850°C保温30分钟后淬入室温机油中，再放入150°C机油中保温时效30分钟，最后在50°C水中保温时效15分钟。然后在棒材上取样，通过线切割加工出摩擦磨损试样,摩擦磨损试样为圆环状,具体尺寸:外径Φ50πιπι，内孔Φ 16mm,环厚度8mm。对磨件尺寸同上,材质为40Cr钢，硬度50 — 54HRC。摩擦磨损是在国产MM-2000型销盘式试验机上进行。磨损量以试样磨损前后的质量差来衡量，称量采用MAllO电子分析天平,精度为0.0OOlg0摩擦磨损类型为油润滑摩擦磨损，所用润滑油为32#机油，滴油速度为20滴每分钟。各试样开始试验前，先进行30min的预跑合,跑合完毕后测定原始重量，然后加载至预定的载荷进行预定时间的磨损试验。摩擦磨损试验结束后，将试样用丙酮超声清洗30min，再测定试样的重量，并计算出试样的磨损量(磨损失重)。每次测试前试样和对磨件都要用丙酮清洗，每次测试后下一次测试前要将对磨件用砂纸磨到1200号，防止下一次测试时对磨件的表面粗糙度发生变化。摩擦磨损试样为圆环状，具体尺寸:外径Φ50 mm,内孔Φ16 mm,环厚度8mm。对磨件尺寸同上，材质为45#钢，硬度50 —54HRC。实验中，钢环转速200r/min，铜环转速180r/min，相对滑动速度0.05236m/s。具体摩擦磨损性能见图1和图2。
[0010]实施例4
将制备出的铜锌铝记忆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，再将铸锭在850°C保温30分钟后锻打成Φ55Χ60πιπι的棒材。最后进行热处理，两级时效100°C，即850°C保温30分钟后淬入室温机油中，再放入100°C机油中保温时效30分钟，最后在50°C水中保温时效15分钟。然后在棒材上取样，通过线切割加工出摩擦磨损试样,摩擦磨损试样为圆环状,具体尺寸:外径Φ50πιπι，内孔Φ 16mm,环厚度8mm。对磨件尺寸同上,材质为40Cr钢，硬度50 — 54HRC。摩擦磨损是在国产MM-2000型销盘式试验机上进行。磨损量以试样磨损前后的质量差来衡量，称量采用MAllO电子分析天平,精度为0.0OOlg0摩擦磨损类型为油润滑摩擦磨损，所用润滑油为32#机油，滴油速度为20滴每分钟。各试样开始试验前，先进行30min的预跑合,跑合完毕后测定原始重量，然后加载至预定的载荷进行预定时间的磨损试验。摩擦磨损试验结束后，将试样用丙酮超声清洗30min，再测定试样的重量，并计算出试样的磨损量(磨损失重)。每次测试前试样和对磨件都要用丙酮清洗，每次测试后下一次测试前要将对磨件用砂纸磨到1200号，防止下一次测试时对磨件的表面粗糙度发生变化。摩擦磨损试样为圆环状，具体尺寸:夕卜径Φ50 mm,内孔Φ16 mm,环厚度8mm。对磨件尺寸同上，材质为45#钢，硬度50—54HRC。实验中，钢环转速200r/min，铜环转速180r/min，相对滑动速度0.05236m/s。具体摩擦磨损性能见图1和图2。
【权利要求】
1.一种提高铜锌铝形状记忆合金摩擦磨损性能的热处理工艺，其特征为:将制备出的铜锌铝记忆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，再将铸锭在850°C保温30分钟后锻打成Φ55Χ60πιπι的棒材；然后采取以下四种热处理方式:第一、分级淬火150°C，即850°C保温30分钟淬入150°C机油中，再保温30分钟淬入室温水中；第二、分级淬火100°C，S卩850°C保温30分钟淬入100°C机油中，再保温30分钟淬入室温水中；第三、两级时效150°C，即850°C保温30分钟后淬入室温机油中，再放入150°C机油中保温时效30分钟，最后在50°C水中保温时效15分钟；第四、两级时效100°C，即850°C保温30分钟后淬入室温机油中，再放入100°C机油中保温时效30分钟，最后在50°C水中保温时效15分钟。
2.根据权利要求1所述一种提高铜锌铝形状记忆合金摩擦磨损性能的热处理工艺，热处理可优选为分级淬火100°C的处理方式，此时铜锌铝形状记忆合金呈现最优的摩擦磨损性能。
【文档编号】C22F1/08GK104342611SQ201310345302
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年8月9日 优先权日:2013年8月9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