專利名稱：銅-鋁-錳-鈹記憶超彈性合金及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種記憶超彈性功能合金，尤其是涉及一種銅-鋁-錳記憶 超彈性合金及其連鑄生產(chǎn)方法。記憶超彈性功能合金特別適于制造仿金色 眼鏡框架、手機天線、醫(yī)用縫合線、醫(yī)用器官支架、力和溫度的記憶傳感 元件，智能復(fù)合材料等等。屬記憶合金技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)今傳統(tǒng)技術(shù)生產(chǎn)的記憶超彈合金有鎳鈦系合金，銅基合金和鐵合金
三類。鎳鈦系合金記憶超彈性能較高，達(dá)4~8%。但鎳鈦均是戰(zhàn)略物資， 目前價格高漲，達(dá)每公斤300^400元。而且生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本很高；傳 統(tǒng)生產(chǎn)的銅基合金有銅鋅鋁、銅鋁鎳、銅鋁鈹、銅鋁錳。銅鋅鋁合金的 主要缺點是記憶衰退現(xiàn)象嚴(yán)重；其它采用熔煉、軋拉生產(chǎn)的銅基合金形成 粗晶、多晶，性能的方向性能差異大，造成垂直于應(yīng)力方向強度較弱的晶 界斷裂，造成低的塑性，低的超彈能力的機制，性能很脆，難于成型，如 不能冷拉絲、冷軋板材；最新的銅鋁錳合金塑性好一些，但記憶超彈性能 力不足，記憶超彈性變形在1~3%之間；銅鋁鈹合金記憶超彈性能很好， 但很脆，不能冷拉冷軋成材；鐵基合金如FeMnSi系的主要問題是記憶能 力差，無雙程記憶。除昂貴鎳鈦系記憶合金外，其它合金目前應(yīng)用有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的在于克服上述不足，提供一種塑性好、記憶超彈性 能力高的銅-鋁-錳記憶超彈性合金。
本發(fā)明的第二目的在于克服上述不足，提供一種塑性好、記憶超彈性 能力高的銅-鋁-錳記憶超彈性合金的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的第一目的這樣實現(xiàn)的 一種銅-鋁-錳-鈹記憶超彈性合金，其 特征在于它主要由以下重量百分比(Wt^-下同)的合金元素組成A18 14 %， Mn3 ll%， Be0.2~0.6%,余量為Cu。本發(fā)明的優(yōu)先配比為Al 10%, Mn8X和Be0.3X，余為Cu。
所述合金中各元素在合金中的作用是Al作為形成記憶超彈合金的主 加元素；Mn擴(kuò)大Al作用，使之低Al,也成記憶超彈合金，提高塑性；Be 提高合金記憶超彈能力和強度；Cu是基本元素。形成記憶合金是有條件的， 即一定成分范圍，狀態(tài)圖中一個區(qū)。Mn少不行，Mn多了也不行，而且脆， 氧化嚴(yán)重。Be也如此。
本發(fā)明的第二目的這樣實現(xiàn)的 一種銅-鋁-錳-鈹記憶超彈性合金的熱 型連鑄生產(chǎn)方法，其特征在于所述方法主要包括以下工藝步驟
熔煉成錠——將CuAlMnBe記憶超彈母合金錠置于熔煉爐內(nèi)，在 -0.04 -0.1Mpa壓力的氬氣下熔煉，熔煉在熱型連鑄電阻熔爐內(nèi)進(jìn)行，(熔 煉工藝是常規(guī)的，)得到棒、絲、板條或異型材的鑄錠；
熱型連^~~用熱型連鑄技術(shù)在型口溫度為102(^C土1()QC、型口到冷 卻水的距離為70mm士10mm、冷卻水量為100L/h±50L/h、控制拉伸速度
為30mm/min±5mm/min的條件下，將棒、絲、板條或異型材的鑄錠拉制 成絲、板條或異型材的半成品。因為型口溫度在材料熔點以上，通過水-引導(dǎo)棒，凝固從鑄件心部開始，經(jīng)晶體生長競爭機制和定向熱流得到柱狀 晶或單晶絲、板條和異型材半成品；
熱處理——將絲、板條或異型材的半成品進(jìn)行熱處理，得到銅-鋁-錳-鈹記憶超彈性合金絲、板條或異型材成品。
本發(fā)明采用上述合金成分，采用熱型連鑄技術(shù)可以獲得10~30%的延 伸率的塑性，6~25%的超彈性變形，高出傳統(tǒng)鎳鈦系合金的塑性超彈性變 形許多。原材料價格僅為鎳鈦系合金的1/5左右(鎳和鈦的現(xiàn)行價格為350 元/kg，而銅為56元/kg,鋁23元/kg，錳14元/kg，鈹110元/kg但含量很少)。
本發(fā)明也可以用傳統(tǒng)生產(chǎn)銅基記憶超彈合金方法，即熔煉成錠—均勻 化熱處理—熱軋—拉絲—記憶超彈熱處理—產(chǎn)品(絲、板、帶)。材料塑性 可以達(dá)到8 15%延伸率，2 5%的超彈記憶變形。具體生產(chǎn)方法是
將CuAlMnBe記憶超彈母合金錠置于熔煉爐內(nèi)，在-0.0"0.1Mpa壓力 的氬氣下熔煉，熔煉為AlMn青銅常規(guī)工藝，得到0l2O圓形鑄錠；對鑄錠 經(jīng)850GC±10GC均勻化熱處理10小時±0.5小時，切除表皮后，在750QC 士1(^C熱軋成線材、板材或帶材，然后在650QC±5QC下熱拉成絲材半成 品，絲材半成品經(jīng)熱處理后得成品絲材，成品絲材的延伸率達(dá)5~13%，超 彈性變形為3~5%。
綜上所述，本發(fā)明用銅基合金和熱型連鑄技術(shù)生產(chǎn)合金，首先，利用
較廉價的銅基合金中錳改善塑性，利用鈹?shù)母哂洃洺瑥椖芰Γ⑹怪侠?配合，獲得新的高級超彈性、較高塑性的記憶超彈性合金。其次是采用熱 型連鑄工藝，郎拉出合金絲、條、板材的出口處處于高溫狀態(tài)，使連鑄絲 的表面處于熔化狀態(tài)，而中心部分在冷卻水通過引導(dǎo)管傳熱，使之低于熔 點而凝固。再通過晶體生長競爭理論，通過定向凝固，可以得到單晶體絲 和柱狀晶體。這樣，就不產(chǎn)生晶界或在垂直于應(yīng)力(限拉制方向)的晶界, 它們的記憶超彈能力將大為提高，而且可以實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，是一種無缺陷、 單晶或柱狀晶的近凈成型技術(shù)。


圖1為本發(fā)明的熱型連鑄生產(chǎn)工藝流程圖。
具體實施例方式
實施例1:
用ZG25真空電爐，在-0.1MPa壓力的氬氣下，熔煉0150mm的 CuAlMnBe記憶超彈母合金錠得鑄錠，記憶超彈母合金錠的分析成分為 A110%， Mn8%， Be0.3%，余為Cu;
用熱型連鑄技術(shù)在型口溫度為1020^C、型口到冷卻水的距離為70mm、 冷卻水量為100L/h、控制拉伸速度為30mm/min的條件下，將鑄錠拉制成 01.6mm的絲材半成品，如圖l。
將絲材半成品進(jìn)行熱處理如下860~920QC均勻化10小時±0.5小時， 后空氣中冷卻一接著88(K90()GC保溫100~150秒/每mm試樣有效厚度，在 低于30QC水淬火——接著經(jīng)550~650QC時效析出20~100秒每mm試樣有
效厚度；——最后750~880°C保溫20~100秒/每mm試樣有效厚度。得到 的01.6的絲材成品，成品絲材具有25%的超彈記憶變形。原材料價格僅為 鎳鈦系合金的1/5左右。 實施例2:
用ZG25真空電爐，-在-0.1MPa壓力的氫氣下熔煉0150mm的 CuAlMnBe超彈記憶合金得鑄錠,記憶超彈母合金錠的分析成分為AlllX, Mn6%， Be0.35%，余為Cu。對鑄錠經(jīng)850QC均勻化熱處理10小時，切 除表皮后，在750QC熱軋成06mm的圓線，然后在650eC下熱拉成01.6mm 的絲材，經(jīng)熱處理后，成品01.6mm的絲材的延伸率達(dá)13%，超彈性變形 為4%。
注熱型連鑄技術(shù)是日本岡野1988年發(fā)明的。
權(quán)利要求
1、一種銅-鋁-錳-鈹記憶超彈性合金，其特征在于它主要由以下重量百分比的合金元素組成Al 8～14％，Mn3～11％，Be0.2～0.6％，余量為Cu。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅-鋁-錳-鈹記憶超彈性合金，其特征在 于所述合金元素的組成為A110%, Mn8X和Be0.3X，余為Cu。
3、 一種如權(quán)利要求1所述銅-鋁-錳-鈹記憶超彈性合金的熱型連鑄生產(chǎn) 方法，其特征在于所述方法主要包括以下工藝步驟熔煉成錠一一將CuAlMnBe記憶超彈母合金錠置于熔煉爐內(nèi)，在 -0.04—0.1]^ 3壓力的氬氣下熔煉，熔煉在熱型連鑄電阻熔爐內(nèi)進(jìn)行，得到 棒、絲、板條或異型材的鑄錠；熱型連鑄——用熱型連鑄技術(shù)在型口溫度為1020QC±10QC、型口到冷 卻水的距離為70mm土10mm、冷卻水量為100 L/h±50L/h、控制拉伸速度 為30mm/min士5mm/min的條件下，將棒、絲、板條或異型材的鑄錠拉制 成絲、板條或異型材的半成品;熱處理~~^絲、板條或異型材的半成品進(jìn)行熱處理，得到銅-鋁-錳-鈹記憶超彈性合金絲、板條或異型材成品。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種銅-鋁-錳-鈹記憶超彈性合金的熱型連鑄 生產(chǎn)方法，其特征在于將絲材半成品進(jìn)行熱處理860~920&均勻化10小 時±0.5小時空氣中冷卻，再經(jīng)過880~900QC保溫100~150秒/每mm試樣 有效厚度，〈(^C水淬火；接著每mm試樣有效厚度經(jīng)550~650QC時效析 出20~100秒/每mm試樣有效厚度；最后為750~880GC保溫20~100秒/每 mm試樣有效厚度，得到絲材成品。
5、 一種如權(quán)利要求1所述銅-鋁-錳-鈹記憶超彈性合金的生產(chǎn)方法，其 特征在于所述方法主要包括以下工藝步驟將CuAlMnBe記憶超彈母合金 錠置于熔煉爐內(nèi)，在-0.04^0.1Mpa壓力的氬氣下熔煉，得到0l2O圓形鑄 錠；對鑄錠經(jīng)850GC士1(A:均勻化熱處理10小時土0.5小時，切除表皮后， 在750QC± 10QC熱軋成線材、板材或帶材，然后在650GC±5GC下熱拉成絲 材半成品，絲材半成品經(jīng)熱處理后得成品絲材。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種銅-鋁-錳-鈹記憶超彈性合金及其生產(chǎn)方法，所述合金元素配方Al 8～14％，Mn 3～11％，Be 0.2～0.6％，余量為Cu。其生產(chǎn)方法將CuAlMnBe記憶超彈母合金錠置于連鑄電阻熔煉爐內(nèi)，在-0.04～-0.1Mpa壓力的氬氣下熔煉，得到鑄錠；用熱型連鑄技術(shù)在型口溫度為1020℃±10℃、型口到冷卻水的距離為70mm±10mm、冷卻水量為100L/h±50L/h、控制拉伸速度為30mm/min±5mm/min的條件下，將鑄錠拉制成絲、板條或異型材的半成品；將絲、板條或異型材的半成品進(jìn)行熱處理，得到銅-鋁-錳-鈹記憶超彈性合金絲、板條或異型材成品。本發(fā)明采用上述合金成分，采用熱型連鑄技術(shù)可以獲得10～30％的延伸率的塑性，6～25％的超彈性變形，高出傳統(tǒng)鎳鈦系合金的塑性超彈性變形許多。
文檔編號C22C9/05GK101100713SQ20071002543
公開日2008年1月9日 申請日期2007年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月20日
發(fā)明者董元源, 陳繼忠 申請人:江陰中?？萍及l(fā)展有限公司