一种增强铜基合金形状记忆效应稳定性的方法与流程

本发明涉及形状记忆合金领域，具体涉及一种增强铜基合金形状记忆效应稳定性的方法。

背景技术：

铜基形状记忆合金具有优良的形状记忆性能，良好的导电和导热性能，且价格低廉，应用前景广阔。1995年，kainuma等研究发现，在cu-al二元合金中加入mn，当16<al＜18at.％，8<mn<13at.％时，合金的有序转变温度降低，能够获得具有低有序度l21结构的母相(journaldephysiqueiv,1995,5:c8-961-c8-966)。与传统的铜锌铝以及铜铝镍形状记忆合金相比，这种低有序度l21结构的铜铝锰合金具有高于60％的优良冷加工性能并兼具极佳的形状记忆效应，突破了传统铜基形状记忆合金冷加工性能差的瓶颈，表现出了良好的应用潜力。然而，yang等发现铜铝锰合金的形状记忆效应严重依赖于回复过程的加热速度。当回复加热速度从20k/min降至1k/min时，合金的形状记忆效应从84％骤降至10％。由于铜铝锰合金在实际应用过程中存在不同的回复加热速度，这将显著影响该系合金形状记忆效应的稳定性，严重制约了该系列合金的实际应用。因此，如何增强形状记忆效应稳定性是目前铜基亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种增强铜基合金形状记忆效应稳定性的方法，解决回复加热速度影响铜基合金形状记忆效应稳定性的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种增强铜基合金形状记忆效应稳定性的方法，包括固溶淬火，在固溶淬火之前减少铜基合金与定型模具的接触面积。

在固溶淬火之前控制铜基合金与定型模具的接触面积占铜基合金试样表面积的0-20％。

铜基合金与定型模具的接触面积占铜基合金试样表面积的3-15％。

淬火后将铜基合金放置于沸水中5～30min。

淬火后将铜基合金放置于沸水中15～30min.

固溶淬火过程为：置于700～950℃固溶5～40min后在室温水中淬火。

固溶淬火过程为：置于750～850℃固溶15～30min后在室温水中淬火。

本发明通过减少高温定型处理过程中合金与定型模具之间的接触面积以减少内应力的增幅，进而有效减少合金的空位浓度以抑制其在慢速(1k/min)加热回复过程中迁移至马氏体孪晶界面处形成复合缺陷的行为，最终增强铜铝锰合金形状记忆效应的稳定性。

如前所述，铜铝锰合金形状记忆效应稳定性差的主要原因是高浓度的过饱和淬火空位能够发生迁移、团聚，形成复合缺陷并钉扎孪晶界面所致。本发明提出的一种增强形状记忆效应稳定性的方法适用于马氏体状态时淬火空位容易发生移动的铜基合金，例如铜铝锰合金等。

本发明能保证试样形状不发生改变并获得能够表现出记忆效应的有序相以及保证合金在室温下具有稳定的马氏体相变温度。

经过本发明的处理后，铜铝锰合金中的淬火空位浓度显著降低，有效抑制了慢速(1k/min)加热回复过程中淬火空位迁移至马氏体孪晶界面处形成复合缺陷并钉扎孪晶界面的行为。因此，本发明能显著增强铜铝锰合金形状记忆效应的稳定性。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明在高温定型过程中有效减少铜铝锰合金淬火空位浓度，增强了铜铝锰合金形状记忆效应的稳定性，进一步提高其应用过程中的可靠性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为未经过本发明处理(对比例1下方曲线)和经过发明处理(实施例5上方曲线)的电阻率检测对比曲线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

为进一步说明本发明的有益效果，以铜铝锰合金为例，进行处理。

对比例1至3和实施例1至18选取的铜铝锰形状记忆合金的各元素原子百分比为：al17.10％，mn10.52％，余为cu和不可避免的杂质。对比例和实施例均为2×2×90mm的丝材试样。为了对比本发明的效果，对比例1至3为丝材试样与定型模具100％接触的情况下经过750～850℃固溶处理30min，再经100℃保温30min的上淬处理。实施例1至24则是在丝材试样与定型模具3％～15％接触的情况下经750～850℃固溶处理15～30min，随后经100℃保温15～30min的上淬处理。采用弯曲法测试形状记忆效应：先将试样在室温下弯曲变形5％，然后再以1℃/min慢速升温至150℃进行回复，测试结果见表1。表1的数据清楚地表明：对于定型处理丝材与模具3％～15％接触的样品，接触面积越小，形状回复率也就越高，这说明减小定型处理时样品与模具的接触面积能显著抑制回复加热速度对形状记忆效应的影响，从而增强铜铝锰合金形状记忆效应的稳定性。

为了验证经本发明处理后的铜铝锰合金中过饱和淬火空位浓度显著降低，采用电阻率测试方法测试了对比例1和实施例5的铜铝锰合金的电阻率变化值随着上淬时间延长的变化趋势，以表征未经本发明处理和经本发明处理后的铜铝锰合金中的淬火空位浓度。图1中的实施例5的电阻率变化值随着上淬时间延长的下降幅度明显小于对比例1中电阻率变化值的下降幅度。图1中的数据清楚地表明：实施例5样品中的过饱和淬火空位浓度显著小于对比例1，本发明能显著降低铜铝锰合金中的过饱和淬火空位浓度。

对比例4至6和实施例19至24选取的铜铝锰形状记忆合金的各元素原子百分比为：al17.50％，mn10.32％，余为cu和不可避免的杂质。对比例和实施例均为2×2×90mm的丝材试样。为了对比本发明的效果，对比例4至6为丝材试样与定型模具100％接触的情况下经过750～850℃固溶处理30min，再经100℃保温30min的上淬处理。实施例19至24则是在丝材试样与定型模具3％～15％接触的情况下经750～850℃固溶处理30min，随后经100℃保温30min的上淬处理。采用弯曲法测试形状记忆效应：先将试样在室温下弯曲变形5％，然后再以1℃/min慢速升温至150℃进行回复，测试结果见表2。表2的数据同样清楚地表明：减小定型处理时样品与模具的接触面积能显著增强铜铝锰合金形状记忆效应的稳定性。

表1对比例1至3和实施例1至18的定型处理和形状回复率

表2对比例4至6和实施例19至24的定型处理和形状回复率

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。