一種提高銅鋅鋁記憶合金摩擦磨損性能的工藝方法
【專利摘要】一種提高銅鋅鋁記憶合金摩擦磨損性能的工藝方法，屬于記憶合金制備【技術(shù)領(lǐng)域】，其特征為：以Zn24.5～26wt%、Al3.5～4.5wt%、余為銅為原料，稱重后在中頻感應(yīng)熔煉爐中熔煉。熔煉工藝為：加入電解銅、鋅錠、鋁錠，待材料全部熔化后，升溫至1240℃～1260℃時(shí)采用沖入法加入復(fù)合稀土變質(zhì)劑。復(fù)合稀土變質(zhì)劑加入量為0.2wt%～1.2wt%。然后澆注成直徑為φ80×150mm的鑄錠，并進(jìn)行退火處理及熱處理。通過線切割加工出摩擦磨損試樣，具體尺寸：外徑Φ50mm，內(nèi)孔Φ16mm，環(huán)厚度8mm。對(duì)磨件尺寸同上，材質(zhì)為40Cr鋼，硬度50～54HRC。然后進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)。
【專利說明】一種提高銅鋅鋁記憶合金摩擦磨損性能的工藝方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于記憶合金制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特指一種提高銅鋅鋁記憶合金摩擦磨損性能的工藝方法。

【背景技術(shù)】
[0002]超彈性和形狀記憶效應(yīng)使記憶合金成為一種功能材料，這是一直為人們所接受的。然而把這種材料作為結(jié)構(gòu)材料來對(duì)待，這是以往這個(gè)領(lǐng)域的人們很少涉及過的。近年來的研究表明記憶合金除具有形狀記憶、偽彈性和高阻尼外，還具有良好的耐磨損性能。對(duì)記憶合金磨損性能的研究，國外主要集中在NiTi基合金上，對(duì)銅基記憶合金磨損性能的研究鮮有報(bào)道。國內(nèi)對(duì)這方面的報(bào)道不多，且不同的學(xué)者對(duì)記憶合金的耐磨機(jī)理有不同的見解。銅鋅鋁記憶合金作為銅基記憶合金中最具有實(shí)用價(jià)值的合金之一，由于其加工容易，塑性高，記憶性能好，價(jià)格低廉，越來越受到人們的重視。但是如何提高銅鋅鋁記憶合金的摩擦磨損性能，是目前研究的熱點(diǎn)。本發(fā)明開發(fā)出一種提高銅鋅鋁記憶合金摩擦磨損性能的工藝方法。通過變質(zhì)處理、熱處理以及后續(xù)鍛打等一系列工藝手段，顯著提高了銅鋅鋁記憶合金摩擦磨損性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明開發(fā)出一種提高銅鋅鋁記憶合金摩擦磨損性能的工藝方法，其特征為:以Zn24.5?26wt%、A13.5?4.5wt%、余為銅為原料，稱重后在中頻感應(yīng)熔煉爐中熔煉。熔煉工藝為:加入電解銅、鋅錠、鋁錠，待材料全部熔化后，升溫至1240°C?1260°C時(shí)采用沖入法加入復(fù)合稀土變質(zhì)劑。復(fù)合稀土變質(zhì)劑成分為:Y 10?15wt%、La 10?15 wt%>Ce 8?12wt% >Tb 8 ?12wt%、Nd 4 ?8wt%、Ni 4 ?8wt%、Pr 3 ?6wt %、Sc+Eu+Gd+Ho+Er+Tm+Lu為10?20wt%，Ti 2?5wt%，B 2?5wt%，余為銅。復(fù)合稀土變質(zhì)劑加入量為0.2wt %?
1.2wt %。然后澆注成直徑為Φ 80X 150mm的鑄錠。退火處理是加熱到850°C保溫24小時(shí)后隨爐冷卻，然后車削去除表面2-3mm的脫鋅層，再將鑄錠在850°C保溫30分鐘后鍛打成Φ 55 X 60mm的棒材。最后進(jìn)行熱處理，其具體工藝為:分級(jí)淬火100°C，即850°C保溫30分鐘淬入100°C機(jī)油中，再保溫30分鐘淬入室溫水中。
[0004]在棒材上取樣，通過線切割加工出摩擦磨損試樣，摩擦磨損試樣為圓環(huán)狀，具體尺寸:外徑Φ50 mm,內(nèi)孔Φ 16 mm,環(huán)厚度8mm。對(duì)磨件尺寸同上，材質(zhì)為40Cr鋼，硬度50?54HRC。摩擦磨損是在國產(chǎn)MM-2000型銷盤式試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。磨損量以試樣磨損前后的質(zhì)量差來衡量，稱量采用MAllO電子分析天平，精度為0.0OOlg。摩擦磨損類型為油潤(rùn)滑摩擦磨損，所用潤(rùn)滑油為32#機(jī)油，滴油速度為20滴每分鐘。各試樣開始試驗(yàn)前，先進(jìn)行30min的預(yù)跑合，跑合完畢后測(cè)定原始重量，然后加載至預(yù)定的載荷進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的磨損試驗(yàn)。摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)束后，將試樣用丙酮超聲清洗30min，再測(cè)定試樣的重量，并計(jì)算出試樣的磨損量(磨損失重)。每次測(cè)試前試樣和對(duì)磨件都要用丙酮清洗，每次測(cè)試后下一次測(cè)試前要將對(duì)磨件用砂紙磨到1200號(hào)，防止下一次測(cè)試時(shí)對(duì)磨件的表面粗糙度發(fā)生變化。實(shí)驗(yàn)中，45Cr鋼環(huán)轉(zhuǎn)速200r/min，銅鋅鋁記憶合金環(huán)轉(zhuǎn)速180r/min，相對(duì)滑動(dòng)速度0.05236m/s。
[0005]

【專利附圖】

【附圖說明】
圖1不同預(yù)定載荷對(duì)銅鋅鋁記憶合金磨損量的影響(試驗(yàn)時(shí)間4小時(shí))；
圖2不同預(yù)定時(shí)間對(duì)銅鋅鋁記憶合金磨損量的影響(試驗(yàn)載荷392N)。
[0006]【具體實(shí)施方式】實(shí)施例1
以Zn24.5wt%、A14wt%、余為銅為原料，稱重后在中頻感應(yīng)熔煉爐中熔煉。熔煉工藝為:加入電解銅、鋅錠、鋁錠，待材料全部熔化后，升溫至1240°C?1260°C時(shí)采用沖入法加入復(fù)合稀土變質(zhì)劑。復(fù)合稀土變質(zhì)劑加入量為0.8wt%。然后澆注成直徑為Φ80Χ 150mm的鑄錠。退火處理是加熱到850°C保溫24小時(shí)后隨爐冷卻，然后車削去除表面2-3mm的脫鋅層，再將鑄錠在850°C保溫30分鐘后鍛打成Φ55Χ60πιπι的棒材。最后進(jìn)行熱處理，其具體工藝為:分級(jí)淬火100°C，即850°C保溫30分鐘淬入100°C機(jī)油中，再保溫30分鐘淬入室溫水中。在棒材上取樣,通過線切割加工出摩擦磨損試樣,摩擦磨損試樣為圓環(huán)狀,具體尺寸:夕卜徑Φ50 mm,內(nèi)孔Φ16 mm,環(huán)厚度8mm。對(duì)磨件尺寸同上，材質(zhì)為40Cr鋼，硬度50?54HRC。摩擦磨損是在國產(chǎn)MM-2000型銷盤式試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。磨損量以試樣磨損前后的質(zhì)量差來衡量，稱量采用MAllO電子分析天平,精度為0.0OOlg0摩擦磨損類型為油潤(rùn)滑摩擦磨損，所用潤(rùn)滑油為32#機(jī)油，滴油速度為20滴每分鐘。各試樣開始試驗(yàn)前，先進(jìn)行30min的預(yù)跑合，跑合完畢后測(cè)定原始重量，然后加載至預(yù)定的載荷進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的磨損試驗(yàn)。摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)束后，將試樣用丙酮超聲清洗30min，再測(cè)定試樣的重量，并計(jì)算出試樣的磨損量(磨損失重)。每次測(cè)試前試樣和對(duì)磨件都要用丙酮清洗，每次測(cè)試后下一次測(cè)試前要將對(duì)磨件用砂紙磨到1200號(hào)，防止下一次測(cè)試時(shí)對(duì)磨件的表面粗糙度發(fā)生變化。實(shí)驗(yàn)中，鋼環(huán)轉(zhuǎn)速200r/min,銅環(huán)轉(zhuǎn)速180r/min,相對(duì)滑動(dòng)速度0.05236m/s。標(biāo)記為I號(hào)試樣，摩擦磨損性能見圖1和圖2。
[0007]實(shí)施例2
以Zn25.2wt%、A13.5wt %、余為銅為原料，稱重后在中頻感應(yīng)熔煉爐中熔煉。熔煉工藝為:加入電解銅、鋅錠、鋁錠，待材料全部熔化后，升溫至1240°C?1260°C時(shí)采用沖入法加入復(fù)合稀土變質(zhì)劑。復(fù)合稀土變質(zhì)劑加入量為0.6wt%。然后澆注成直徑為Φ80Χ150πιπι的鑄錠。退火處理是加熱到850°C保溫24小時(shí)后隨爐冷卻，然后車削去除表面2-3mm的脫鋅層，再將鑄錠在850°C保溫30分鐘后鍛打成Φ55Χ60πιπι的棒材。最后進(jìn)行熱處理，其具體工藝為:分級(jí)淬火100°C，即850°C保溫30分鐘淬入100°C機(jī)油中，再保溫30分鐘淬入室溫水中。在棒材上取樣,通過線切割加工出摩擦磨損試樣,摩擦磨損試樣為圓環(huán)狀,具體尺寸:外徑Φ50 mm,內(nèi)孔Φ 16 mm,環(huán)厚度8mm。對(duì)磨件尺寸同上，材質(zhì)為40Cr鋼，硬度50?54HRC。摩擦磨損是在國產(chǎn)MM-2000型銷盤式試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。磨損量以試樣磨損前后的質(zhì)量差來衡量，稱量采用MAllO電子分析天平，精度為0.0OOlg。摩擦磨損類型為油潤(rùn)滑摩擦磨損，所用潤(rùn)滑油為32#機(jī)油，滴油速度為20滴每分鐘。各試樣開始試驗(yàn)前，先進(jìn)行30min的預(yù)跑合，跑合完畢后測(cè)定原始重量，然后加載至預(yù)定的載荷進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的磨損試驗(yàn)。摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)束后，將試樣用丙酮超聲清洗30min，再測(cè)定試樣的重量，并計(jì)算出試樣的磨損量(磨損失重)。每次測(cè)試前試樣和對(duì)磨件都要用丙酮清洗，每次測(cè)試后下一次測(cè)試前要將對(duì)磨件用砂紙磨到1200號(hào)，防止下一次測(cè)試時(shí)對(duì)磨件的表面粗糙度發(fā)生變化。實(shí)驗(yàn)中，鋼環(huán)轉(zhuǎn)速200r/min，銅環(huán)轉(zhuǎn)速180r/min，相對(duì)滑動(dòng)速度0.05236m/s。標(biāo)記為2號(hào)試樣，摩擦磨損性能見圖1和圖2。由此看出，此時(shí)摩擦磨損性能最好。
[0008] 實(shí)施例3
以Zn26wt%、A14wt%、余為銅為原料，稱重后在中頻感應(yīng)熔煉爐中熔煉。熔煉工藝為:力口入電解銅、鋅錠、鋁錠，待材料全部熔化后，升溫至1240°C?1260°C時(shí)采用沖入法加入復(fù)合稀土變質(zhì)劑。復(fù)合稀土變質(zhì)劑加入量為1.0wt%。然后澆注成直徑為Φ80Χ150πιπι的鑄錠。退火處理是加熱到850°C保溫24小時(shí)后隨爐冷卻，然后車削去除表面2-3mm的脫鋅層，再將鑄錠在850°C保溫30分鐘后鍛打成Φ55Χ60πιπι的棒材。最后進(jìn)行熱處理，其具體工藝為:分級(jí)淬火100°C，S卩850°C保溫30分鐘淬入100°C機(jī)油中，再保溫30分鐘淬入室溫水中。在棒材上取樣，通過線切割加工出摩擦磨損試樣，摩擦磨損試樣為圓環(huán)狀，具體尺寸:外徑Φ 50 mm,內(nèi)孔Φ16 mm,環(huán)厚度8mm。對(duì)磨件尺寸同上，材質(zhì)為40Cr鋼，硬度50?54HRC。摩擦磨損是在國產(chǎn)MM-2000型銷盤式試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。磨損量以試樣磨損前后的質(zhì)量差來衡量，稱量采用MAllO電子分析天平,精度為0.0OOlg0摩擦磨損類型為油潤(rùn)滑摩擦磨損，所用潤(rùn)滑油為32#機(jī)油，滴油速度為20滴每分鐘。各試樣開始試驗(yàn)前，先進(jìn)行30min的預(yù)跑合，跑合完畢后測(cè)定原始重量，然后加載至預(yù)定的載荷進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的磨損試驗(yàn)。摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)束后，將試樣用丙酮超聲清洗30min，再測(cè)定試樣的重量，并計(jì)算出試樣的磨損量(磨損失重)。每次測(cè)試前試樣和對(duì)磨件都要用丙酮清洗，每次測(cè)試后下一次測(cè)試前要將對(duì)磨件用砂紙磨到1200號(hào)，防止下一次測(cè)試時(shí)對(duì)磨件的表面粗糙度發(fā)生變化。實(shí)驗(yàn)中，鋼環(huán)轉(zhuǎn)速200r/min,銅環(huán)轉(zhuǎn)速180r/min,相對(duì)滑動(dòng)速度0.05236m/s。標(biāo)記為3號(hào)試樣,摩擦磨損性能見圖1和圖2。
【權(quán)利要求】
1.一種提高銅鋅鋁記憶合金摩擦磨損性能的工藝方法，其特征為:以Zn24.5?26wt%、A13.5?4.5wt%、余為銅為原料，稱重后在中頻感應(yīng)熔煉爐中熔煉；熔煉工藝為:加入電解銅、鋅錠、鋁錠，待材料全部熔化后，升溫至1240°C?1260°C時(shí)采用沖入法加入復(fù)合稀土變質(zhì)劑，復(fù)合稀土變質(zhì)劑加入量為0.2wt%? 1.2wt%;然后澆注成直徑為Φ 80 X 150mm的鑄錠；退火處理是加熱到850°C保溫24小時(shí)后隨爐冷卻，然后車削去除表面2-3mm的脫鋅層，再將鑄錠在850°C保溫30分鐘后鍛打成Φ 55 X 60mm的棒材；最后進(jìn)行熱處理，其具體工藝為:分級(jí)淬火100°C，S卩850°C保溫30分鐘淬入100°C機(jī)油中，再保溫30分鐘淬入室溫水中；在棒材上取樣，通過線切割加工出摩擦磨損試樣,摩擦磨損試樣為圓環(huán)狀,具體尺寸:外徑Φ50 mm,內(nèi)孔Φ16 mm,環(huán)厚度8mm,對(duì)磨件尺寸同上，材質(zhì)為40Cr鋼，硬度50?54HRC ;摩擦磨損是在國產(chǎn)MM-2000型銷盤式試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行；磨損量以試樣磨損前后的質(zhì)量差來衡量，稱量采用MAllO電子分析天平,精度為0.0OOlg ;摩擦磨損類型為油潤(rùn)滑摩擦磨損，所用潤(rùn)滑油為32#機(jī)油，滴油速度為20滴每分鐘；各試樣開始試驗(yàn)前，先進(jìn)行30min的預(yù)跑合，跑合完畢后測(cè)定原始重量，然后加載至預(yù)定的載荷進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的磨損試驗(yàn)；摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)束后，將試樣用丙酮超聲清洗30min，再測(cè)定試樣的重量，并計(jì)算出試樣的磨損量；每次測(cè)試前試樣和對(duì)磨件都要用丙酮清洗，每次測(cè)試后下一次測(cè)試前要將對(duì)磨件用砂紙磨到.1200號(hào)，防止下一次測(cè)試時(shí)對(duì)磨件的表面粗糙度發(fā)生變化；實(shí)驗(yàn)中，45Cr鋼環(huán)轉(zhuǎn)速200r/min,銅鋅招記憶合金環(huán)轉(zhuǎn)速180r/min,相對(duì)滑動(dòng)速度0.05236m/s。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種提高銅鋅鋁記憶合金摩擦磨損性能的工藝方法，以.25.2wt%、A13.5wt %、余為銅為原料，復(fù)合稀土變質(zhì)劑加入量為0.8%時(shí)，熱處理工藝為:分級(jí)淬火100°C，即850°C保溫30分鐘淬入100°C機(jī)油中，再保溫30分鐘淬入室溫水中；制備出的銅鋅鋁記憶合金的摩擦磨損性能最優(yōu)。
【文檔編號(hào)】C22F1/00GK104342607SQ201310346974
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月9日
【發(fā)明者】司松海, 李曉薇, 劉光磊, 楊嵩, 陸松華 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江憶諾唯記憶合金有限公司