專利名稱：一種低鋁高錳CuAlMn低溫記憶合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于記憶合金技術(shù)領(lǐng)域,特指一種低招高猛CuAlMn低溫記憶合金。
背景技術(shù)：
近年來的研究發(fā)現(xiàn)，CuAlMn是一種具有較好低溫形狀記憶效應(yīng)的記憶合金。到目前為止，有關(guān)馬氏體相變溫度Ms在200 K以下的形狀記憶合金國內(nèi)外報道非常少。低溫閥門(工作溫度低于200K的閥門)是石油化工、空氣分離、天然氣等工業(yè)不可缺少的重要設(shè)備之一，其質(zhì)量的優(yōu)劣決定著能否安全、經(jīng)濟、持續(xù)地生產(chǎn)。低溫閥門工作條件苛刻，其工作介質(zhì)大部分為易燃、易爆、滲透性強的物質(zhì)，最低工作溫度可達4K，最高使用壓力達lOMPa。目前在利用液氮制冷的裝置中使用的液氮瓶都有一定的縫隙，即使當(dāng)周圍的環(huán)境達到所需要的低溫時，液氮瓶內(nèi)的液氮也仍然繼續(xù)向外流，所以在制冷的工作過程中造成液氮的很大浪費，并且也減少了制冷裝置的工作時間。CuAlMn低溫記憶合金可以應(yīng)用在超低溫環(huán)境，如·液氮溫度下的工作環(huán)境。如果利用該合金來制作一個控溫閥，使其在高溫時自動把液氮瓶口打開，釋放出液氮制冷，當(dāng)溫度降低到所需要的低溫時又自動把瓶口關(guān)閉，這樣就可以減少低溫系統(tǒng)中液氮的流量，從而能夠有效地減少液氮的消耗量，延長制冷裝置的工作時間，達到節(jié)約能源的目的。但是在合金的制備過程及熱處理過程中Mn會揮發(fā)，這使得CuAlMn合金的成分在真空冶煉和真空熱處理前后都發(fā)生很大變化，并且每次不同熱處理后Mn的揮發(fā)情況也不相同，因此很難得到與設(shè)計成分一致的合金，想得到理想的具有低溫馬氏體相變溫度的形狀記憶合金則更是困難。對于低鋁高錳CuAlMn低溫記憶合金，除了要減少Mn的揮發(fā)以外，還要改善由于Mn的加入量增加，導(dǎo)致合金韌性下降的問題。本發(fā)明開發(fā)出一種低鋁高錳CuAlMn低溫記憶合金。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是開發(fā)出一種低鋁高錳CuAlMn低溫記憶合金，其特征為將成分為A114 16wt%, Mn8 9wt%,復(fù)合稀土添加劑O. 3 O. 8wt%,其余為銅的材料在真空感應(yīng)電爐中進行熔煉。復(fù)合稀土添加劑化學(xué)成分為=Y 20 28wt%、La 8 15wt%、Ce5 12wt% > Nb +Pr + Eu +Gd +Tb +Ho +Er +Tm +Lu 為 10 18wt%, V2 6wt%、B2 5wt%，Zr2 5wt%，余為銅。所述復(fù)合稀土加劑為塊狀合金，熔點范圍800 1200°C。合金熔煉后當(dāng)合金液溫度達到1280 1300°C時，保溫靜置5min，然后在真空感應(yīng)電爐內(nèi)澆注成直徑為Φ 80 X 150mm的鑄錠。鑄錠冷卻后進行退火處理，退火處理是加熱到840°C保溫24小時后隨爐冷卻，然后車削加工去除表面2 3mm，鍛打至30 X 30mm的棒材，鍛打溫度800 840°C，再擠壓成Φ4ι πι的線材,擠壓溫度650 680°C,最后冷拔成Φ0. 5 2mm的絲材。然后進行真空熱處理，其具體工藝為860°C保溫30分鐘后淬入室溫油中，再進行170°C油中(保溫30分鐘)和100°C水中(保溫15分鐘)和50°C水中(保溫15分鐘)的三級時效處理。利用獲得的低鋁高錳CuAlMn低溫記憶合金絲材，可用于工程技術(shù)領(lǐng)域，其具體尺寸可以根據(jù)使用的實際要求確定。此時低鋁高錳CuAlMn低溫記憶合金的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度為100 180K，逆馬氏體轉(zhuǎn)變溫度為120 200K，合金的機械性能為σ b = 572MPa 578MPa，σα2 =29IMPa 296MPa，δ = 18. I 19. 5%。由于復(fù)合稀土添加劑的加入，有效的防止Mn的揮發(fā)，并使合金具有良好的韌性。錳含量大于9的％以后已無法制備出絲材，沒有應(yīng)用價值。復(fù)合稀土添加劑大于O. 8wt%以后，反而會使合金的機械性能下降，也導(dǎo)致無法制備出絲材。
具體實施例方式實施例I :
制備低鋁高錳CuAlMn低溫記憶合金，將化學(xué)成分為A114wt%，Mn8wt%,復(fù)合稀土添加劑O. 3wt%,其余為銅的材料在真空感應(yīng)電爐中進行熔煉。合金熔煉后當(dāng)合金液溫度達到1280 1300°C時，保溫靜置5min，然后在真空感應(yīng)電爐內(nèi)澆注成直徑為Φ 80X 150mm的鑄錠。鑄錠冷卻后進行退火處理，退火處理是加熱到840°C保溫24小時后隨爐冷卻，然后車削 加工去除表面2 3mm，鍛打至30 X 30mm的棒材，鍛打溫度800 840°C，再擠壓成Φ4mm的線材，擠壓溫度650 680°C,最后冷拔成ΦO. 5 2mm的絲材。然后進行真空熱處理,其具體工藝為860°C保溫30分鐘后淬入室溫油中，再進行170°C油中(保溫30分鐘)和100°C水中(保溫15分鐘)和50°C水中(保溫15分鐘)的三級時效處理。利用獲得的低鋁高錳CuAlMn低溫記憶合金絲材，可用于工程技術(shù)領(lǐng)域，其具體尺寸可以根據(jù)使用的實際要求確定。此時低鋁高錳CuAlMn低溫記憶合金成分為Al 13. 992wt%,Mn7. 962wt%,復(fù)合稀土 O. 291wt%,余量為銅，馬氏體轉(zhuǎn)變溫度為180K±3K，逆馬氏體轉(zhuǎn)變溫度為200Κ±3Κ，合金的機械性能為=572MPa, σ 0 2 = 291MPa, δ = 18. 1%。實施例2
制備低鋁高錳CuAlMn低溫記憶合金，將化學(xué)成分為A115wt%，Mn8. 5wt%,復(fù)合稀土添加劑O. 8wt%，其余為銅的材料在真空感應(yīng)電爐中進行熔煉。合金熔煉后當(dāng)合金液溫度達到1280 1300°C時，保溫靜置5min，然后在真空感應(yīng)電爐內(nèi)澆注成直徑為Φ 80X 150mm的鑄錠。鑄錠冷卻后進行退火處理，退火處理是加熱到840°C保溫24小時后隨爐冷卻，然后車削加工去除表面2 3mm，鍛打至30 X 30mm的棒材，鍛打溫度800 840°C，再擠壓成Φ4mm的線材，擠壓溫度650 680°C,最后冷拔成ΦO. 5 2mm的絲材。然后進行真空熱處理,其具體工藝為860°C保溫30分鐘后淬入室溫油中，再進行170°C油中(保溫30分鐘)和100°C水中(保溫15分鐘)和50°C水中(保溫15分鐘)的三級時效處理。利用獲得的低鋁高錳CuAlMn低溫記憶合金絲材，可用于工程技術(shù)領(lǐng)域，其具體尺寸可以根據(jù)使用的實際要求確定。此時低招高猛CuAlMn低溫記憶合金成分為Al 14. 993wt%,Mn8. 464wt%,復(fù)合稀土 O. 792wt%,余量為銅，馬氏體轉(zhuǎn)變溫度為140K±3K，逆馬氏體轉(zhuǎn)變溫度為160Κ±3Κ，合金的機械性能為=574MPa, σ 0 2 = 293MPa, δ = 18. 7%。實施例3
制備低鋁高錳CuAlMn低溫記憶合金，將化學(xué)成分為A116wt%，Mn9wt%,復(fù)合稀土添加劑O. 6wt%,其余為銅的材料在真空感應(yīng)電爐中進行熔煉。合金熔煉后當(dāng)合金液溫度達到1280 1300°C時，保溫靜置5min，然后在真空感應(yīng)電爐內(nèi)澆注成直徑為Φ 80X 150mm的鑄錠。鑄錠冷卻后進行退火處理，退火處理是加熱到840°C保溫24小時后隨爐冷卻，然后車削加工去除表面2 3mm，鍛打至30X30mm的棒材，鍛打溫度800 840°C，再擠壓成Φ4πιπι的線材，擠壓溫度650 680 °C,最后冷拔成Φ0. 5 2mm的絲材。然后進行真空熱處理，其具體工藝為860°C保溫30分鐘后淬入室溫油中，再進行170°C油中(保溫30分鐘)和100°C水中(保溫15分鐘)和50°C水中(保溫15分鐘)的三級時效處理。利用獲得的低鋁高錳CuAlMn低溫記憶合金絲材，可用于工程技術(shù)領(lǐng)域，其具體尺寸可以根據(jù)使用的實際要求確定。此時CuAlMn低溫記憶合金成分為Al 15. 492wt%，Mn8. 967wt%，復(fù)合稀土 O. 592wt%，余量為銅。馬氏體轉(zhuǎn)變溫度為100K±3K，逆馬氏體轉(zhuǎn)變溫度為120Κ±3Κ，合金的機械性能為σ b = 578MPa, σ 0 2 = 296MPa, δ = 19. 5%。對比例
制備低鋁高錳CuAlMn低溫記憶合金，將化學(xué)成分為A116wt%，Mn9wt%，其余為銅的材料在真空感應(yīng)電爐中進行熔煉。熔煉后當(dāng)合金液溫度達到1280 1300°C時，保溫靜置5min，然后在真空感應(yīng)電爐內(nèi)澆注成直徑為Φ80Χ150πιπι的鑄錠。鑄錠冷卻后進行退火處理，退火處理是加熱到840°C保溫24小時后隨爐冷卻，然后車削加工去除表面2 3mm，鍛打至30 X 30mm的棒材，鍛打溫度800 840°C，再擠壓成Φ4πιπι的線材，擠壓溫度650 680°C，最后冷拔成Φ0. 5 2mm的絲材。然后進行真空熱處理，其具體工藝為860°C保溫30分鐘 后淬入室溫油中，再進行170°C油中(保溫30分鐘)和100°C水中(保溫15分鐘)和50°C水中(保溫15分鐘)的三級時效處理。利用獲得的低鋁高錳CuAlMn低溫記憶合金絲材，可用于工程技術(shù)領(lǐng)域，其具體尺寸可以根據(jù)使用的實際要求確定。此時CuAlMn低溫記憶合金成分為A115. 492wt%,Mn8. 61wt%，余量為銅。馬氏體轉(zhuǎn)變溫度為150K±3K，逆馬氏體轉(zhuǎn)變溫度為 170Κ±3Κ，合金的機械性能為 ob = 563MPa，σ 0 2 = 286MPa，δ = 14.7%。
權(quán)利要求
1.一種低鋁高錳CuAlMn低溫記憶合金，其特征為將成分為A114 16wt%，Mn8 .9wt%,復(fù)合稀土添加劑0. 3 0. 8wt%，其余為銅的材料在真空感應(yīng)電爐中進行熔煉；復(fù)合稀土添加劑化學(xué)成分為Y 20 28wt%、La 8 15wt%、Ce5 12wt%、Nb +Pr + Eu +Gd+Tb +Ho +Er +Tm +Lu 為 10 18wt%，V2 6wt%、B2 5wt%，Zr2 5wt%，余為銅；所述復(fù)合稀土加劑為塊狀合金，熔點范圍800 1200°C ;合金熔煉后當(dāng)合金液溫度達到1280 .1300°C時，保溫靜置5min，然后在真空感應(yīng)電爐內(nèi)澆注成直徑為￠80 X 150mm的鑄錠；鑄錠冷卻后進行退火處理，退火處理是加熱到840°C保溫24小時后隨爐冷卻，然后車削加工去除表面2 3mm，鍛打至30 X 30mm的棒材，鍛打溫度800 840°C，再擠壓成O4mm的線材，擠壓溫度650 680°C,最后冷拔成￠0. 5 2mm的絲材；然后進行真空熱處理,其具體工藝為860°C保溫30分鐘后淬入室溫油中，再進行170°C油中(保溫30分鐘)和100°C水中(保溫15分鐘)和50°C水中(保溫15分鐘)的三級時效處理；利用獲得的低鋁高錳CuAlMn低溫記憶合金絲材，可用于工程技術(shù)領(lǐng)域，其具體尺寸可以根據(jù)使用的實際要求確定；此時低鋁高錳CuAlMn低溫記憶合金的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度為100 180K，逆馬氏體轉(zhuǎn)變溫度為120 .200K，合金的機械性能為 O b = 572MPa 578MPa，o。2 = 29IMPa 296MPa，8 = 18. I .19. 5% ;由于復(fù)合稀土添加劑的加入，有效的防止Mn的揮發(fā)，并使合金具有良好的韌性。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種低招高猛CuAlMn低溫記憶合金，當(dāng)成分為A116wt%、Mn9wt%、復(fù)合稀土添加劑0. 6wt%,余量為銅進行真空感應(yīng)電爐熔煉并制備出低溫記憶合金時，此時CuAlMn低溫記憶合金成分為A115. 492wt%, Mn8. 967wt%,復(fù)合稀土 0. 592wt%,馬氏體轉(zhuǎn)變溫度為100K±3K，逆馬氏體轉(zhuǎn)變溫度為120K±3K，合金的機械性能為ob =.578MPa, o 0 2 = 296MPa, 8 = 19. 5%。
全文摘要
一種低鋁高錳CuAlMn低溫記憶合金，屬于記憶合金技術(shù)領(lǐng)域。其特征為將成分為Al14～16wt%，Mn8～9wt%，復(fù)合稀土添加劑0.3～0.8wt%，其余為銅的材料在真空感應(yīng)電爐中進行熔煉。合金熔煉后澆注成直徑為φ80×150mm的鑄錠，并進行退火處理，車削加工去除表面2～3mm，鍛打至30×30mm的棒材，擠壓成Φ4mm的線材，再冷拔成Ф0.5～2mm的絲材，最后進行真空熱處理。此時低鋁高錳CuAlMn低溫記憶合金的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度為100～180K，逆馬氏體轉(zhuǎn)變溫度為120～200K。
文檔編號C22C1/02GK102758097SQ20121028619
公開日2012年10月31日 申請日期2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月13日
發(fā)明者劉光磊, 劉海霞, 司松海, 李曉薇, 楊嵩, 齊克堯 申請人:鎮(zhèn)江憶諾唯記憶合金有限公司