一种形状记忆铜合金的制备.pdf

注：本页蓝色字体部分可点击查询相关专利SooPAT一种形状记忆铜合金的制备方法一种形状记忆铜合金的制备方法申请号：2 0 1 2 1 0 3 0 5 6 7 8.1申请日：2 0 1 2-0 8-2 4申请(专利权)人申请(专利权)人李伟地址地址3 1 5 1 8 1 浙江省宁波市鄞州区横街镇横街东路5 0 号发明(设计)人发明(设计)人李伟主分类号主分类号C 2 2 C 9/0 5(2 0 0 6.0 1)I分类号分类号C 2 2 C 9/0 5(2 0 0 6.0 1)I C 2 2 C 1/0 2(2 0 0 6.0 1)I C 2 2 F 1/0 8(2 0 0 6.0 1)I公开(公告)号公开(公告)号1 0 2 8 0 8 1 0 5 A公开(公告)日公开(公告)日2 0 1 2-1 2-0 5专利代理机构专利代理机构代理人代理人(10)申请公布号 CN 102808105 A(43)申请公布日 2012.12.05CN 102808105 A*CN102808105A*(21)申请号 201210305678.1(22)申请日 2012.08.24C22C 9/05(2006.01)C22C 1/02(2006.01)C22F 1/08(2006.01)(71)申请人 李伟地址 315181 浙江省宁波市鄞州区横街镇横街东路 50 号(72)发明人 李伟(54)发明名称一种形状记忆铜合金的制备方法(57)摘要本发明公开了一种形状记忆铜合金的制备方法，该铜合金以重量百分比计由下列组份组成：Ni 2.5-3.5，Al 5-6，Mn 6-8，Be 0.8-1.0，Zn 2-3，Sb 1.0-1.4，La 0.05-0.1，Gd 0.12-0.14，Dy 0.02-0.03，Y 0.002-0.004，余量为 Cu。所述的制备方法包括下列步骤：1)准备各组分的原料，其中 Al 用电解铝板，Cu 用电解铜棒，其余组份采用工业纯金属锭料。2)将原料置于加热炉进行熔炼，熔炼温度约为 1210-1230，熔炼过程中搅拌均匀，分析成分，使得其合金成分符合上述含量范围，然后保温静置约 10-20 分钟，调整浇注温度约为1170-1180，浇注成板条状锭块。3)将板条状锭块在约 870-890的条件下热处理，时间为约10-12h。4)热处理后，在约880-920之间模锻成型为零件或薄板即可。(51)Int.Cl.权利要求书 1 页 说明书 3 页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 3 页1/1 页21.一种形状记忆铜合金的制备方法，其特征在于，该铜合金以重量百分比计由下列组份组成：Ni 2.5-3.5，Al 5-6，Mn 6-8，Be 0.8-1.0，Zn 2-3，Sb 1.0-1.4，La 0.05-0.1，Gd 0.12-0.14，Dy 0.02-0.03，Y 0.002-0.004，余量为 Cu。所述的制备方法包括下列步骤：1)准备各组分的原料，其中 Al 用电解铝板，Cu 用电解铜棒，其余组份采用工业纯金属锭料。2)将原料置于加热炉进行熔炼，熔炼温度约为 1210-1230，熔炼过程中搅拌均匀，分析成分，使得其合金成分符合上述含量范围，然后保温静置约 10-20 分钟，调整浇注温度约为 1170-1180，浇注成板条状锭块。3)将板条状锭块在约 870-890的条件下热处理，时间为约 10-12h。4)热处理后，在约 880-920之间模锻成型为零件或薄板即可。权 利 要 求 书CN 102808105 A21/3 页3一种形状记忆铜合金的制备方法技术领域0001 本发明涉及铜合金技术领域，特别涉及一种形状记忆铜合金的制备方法。背景技术0002 记忆合金有镍钛系合金、铜基合金和铁合金三类。镍钛系合金记忆性能较高，达48。但镍钛均是战略物资，目前价格高涨，而且生产工艺复杂，成本很高；铜基合金有：铜锌铝、铜铝镍、铜铝铍、铜铝锰。铜锌铝合金的主要缺点是记忆衰退现象严重；其它采用熔炼、轧拉生产的铜基合金形成粗晶、多晶，性能的方向性能差异大，造成垂直于应力方向强度较弱的晶界断裂，造成低的塑性，低的超弹能力的机制，性能很脆，难于成型，如不能冷拉丝、冷轧板材；最新的铜铝锰合金塑性好一些，但记忆能力不足，在 1 3之间；铜铝铍合金记忆性能很好，但很脆，不能冷拉冷轧成材；铁基合金如 FeMnSi 系的主要问题是记忆能力差，无双程记忆。0003 中国专利 CN200610161600.1 公开了一种铜锌铝形状记忆合金耐磨材料及其制备方法，涉及一种形状记忆合金材料的制备技术领域，制备方法为：以电解铜、0#锌、00#铝、电解镍为原材料，按成分配比加入复合稀土细化剂进行熔炼，当合金液温度达到 12301250时，浇注成铸锭，加热到 800 820保温 24 小时后随炉冷却，然后去除表面 2 3mm 的脱锌层，再锻造成板材，在 830 870+130 170+40 60条件下进行两级时效热处理。铜锌铝形状记忆合金耐磨材料按质量百分数计，Zn24.5 26，Al3.73.8，Ni0.9 1.0，0.06 0.09的复合稀土细化剂，复合稀土细化剂的组成以质量百分数计，为 La45.5，Ce44.9，Gd7.7，Nd1.9，余为铜。0004 中国专利 CN200810019822.9 公开了一种提高复合稀土铜锌铝形状记忆合金双程记忆效应的方法。其特征为：制备复合稀土铜锌铝形状记忆合金，其化学成分(重量百分比)为，Zn22-26，Al3-4，特种复合稀土变质剂 0.2-0.6，余为铜。熔炼后浇注成直径为 80150mm 的铸锭。退火处理是加热到 820保温 24 小时后随炉冷却，然后去除表面 2-3mm 的脱锌层，再锻打至 11mm 厚的板材，最后轧制成 0.3mm 薄板。设置热处理工艺，其具体工艺为：820-850保温20-40分钟后淬入室温油中，再依次进行140-160油中保温 20-40 分钟、90-100水中保温 20-30 分钟、40-50水中保温 20-30 分钟三级时效处理。选取的预应变量分别是为 15。循环介质分别为 100油和室温水。在此工艺参数下进行 20 次约束循环训练。0005 中国专利 CN200710009646.6 公开了一种镍锰铜镓高温形状记忆合金及其制备方法，涉及一种合金。提供一种具有高马氏体相变温度，较好塑性的镍锰铜镓高温形状记忆合金及其制备方法。其组成及其按原子百分比的含量为镍 50 57、锰 17 25、铜1 8、镓 17 25。将镍、锰、铜和镓放入炉内，抽真空充入氩气熔炼，得镍锰铜镓高温形状记忆合金锭材；将合金锭材热处理，温度为850900，随炉冷却；将经过热处理的镍锰铜镓高温形状记忆合金锭材在 850 950热轧，将镍锰铜镓高温形状记忆合金锭材热轧成片状合金材料；将得到的片状合金材料用线切割方法切成试样，热处理后，冰水淬说 明 书CN 102808105 A32/3 页4火，即得到镍锰铜镓高温形状记忆合金。0006 上述专利的记忆合金，或者使用大量的锌导致难以提高马氏体的相变温度；或者加入镓的量非常高，导致生产成本加大。发明内容0007 针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种形状记忆铜合金的制备方法。0008 为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：0009 一种形状记忆铜合金的制备方法，该铜合金以重量百分比计由下列组份组成：Ni 2.5-3.5，Al 5-6，Mn 6-8，Be 0.8-1.0，Zn 2-3，Sb 1.0-1.4，La 0.05-0.1，Gd 0.12-0.14，Dy 0.02-0.03，Y 0.002-0.004，余量为 Cu。所述的制备方法包括下列步骤：0010 1)准备各组分的原料，其中 Al 用电解铝板，Cu 用电解铜棒，其余组份采用工业纯金属锭料。0011 2)将原料置于加热炉进行熔炼，熔炼温度约为 1210-1230，熔炼过程中搅拌均匀，分析成分，使得其合金成分符合上述含量范围，然后保温静置约 10-20 分钟，调整浇注温度约为 1170-1180，浇注成板条状锭块。0012 3)将板条状锭块在约 870-890的条件下热处理，时间为约 10-12h。0013 4)热处理后，在约 880-920之间模锻成型为零件或薄板即可。0014 本发明合金各成分及其成分的含量的选择基于下列理由：0015 Ni、Al:Ni 和 Cu、Al 形成形状记忆合金的基体组织；但由于 Ni 较贵重，本发明创造性的将其含量降低至 2.5-3.5，同时 Al 含量降低至 5-6；克服以往 Ni、Al 含量高才能实现较好技术效果的技术偏见，合其它元素协同作用，取得了与 Ni、Al 含量相同的技术效果；0016 Sb、Mn:Sb 和 Cu、Mn 形成化合相。提高合金的塑性和抗拉强度。0017 Be、Zn：控制其含量与 Ni、Al 元素实现协同，提高合金的形状记忆性能。0018 La，Gd、Dy、Y：这些元素有圆整化合物相的作用，该相具有良好减摩作用，同时有合金强化作用。Gd、Dy 和 Y 共同作用不仅可细化复杂化合物颗粒，而且能细化基体组织的作用，通过晶粒细化可以降低铜基合金沿晶断裂的倾向，从而改善合金的延展性及抗疲劳性能，提高形状记忆的稳定性。0019 本发明的高温形状记忆铜合金及其制备方法具有下列技术效果：0020 1、由于选用了适合的成分及其含量，各成分之间协同作用，生产的合金材料性能好，具有更好的形状记忆性能；并且克服现有技术的缺陷，降低 Ni、Al、Zn 的含量，避免了单一一种合金元素含量高而导致的缺陷，并且不使用具有毒性的镓；采用适当的稀土元素进行配合，使得制备的合金的记忆性能和力学性能达到甚至超过现有技术的记忆合金。0021 2、制备工艺中配合合金的组份调整，调整了热处理制度，使得热处理后的合金的微观组织析出物尺寸和分布有利于合金的记忆性能和力学性能。0022 3、热处理后采用模锻成型，使得合金的组织进一步优化，提高合金的强韧性。4、合金制备工艺简便，生产成本低。说 明 书CN 102808105 A43/3 页5具体实施方式0023 实施例一0024 一种形状记忆铜合金的制备方法，该铜合金以重量百分比计由下列组份组成：Ni 2.5，Al 6，Mn 6，Be 1.0，Zn 2，Sb 1.4，La 0.05，Gd 0.14，Dy 0.02，Y 0.004，余量为 Cu。所述的制备方法包括下列步骤：0025 1)准备各组分的原料，其中 Al 用电解铝板，Cu 用电解铜棒，其余组份采用工业纯金属锭料。0026 2)将原料置于加热炉进行熔炼，熔炼温度为 1210，熔炼过程中搅拌均匀，分析成分，使得其合金成分符合上述含量范围，然后保温静置 20 分钟，调整浇注温度为 1170，浇注成板条状锭块。0027 3)将板条状锭块在 870的条件下热处理，时间为 12h。0028 4)热处理后，在 880-920之间模锻成型为零件或薄板即可。0029 实施例二0030 一种形状记忆铜合金的制备方法，该铜合金以重量百分比计由下列组份组成：Ni 3.5，Al 5，Mn 8，Be 0.8，Zn 3，Sb 1.0，La 0.1，Gd 0.12，Dy 0.03，Y 0.002，余量为 Cu。所述的制备方法包括下列步骤：0031 1)准备各组分的原料，其中 Al 用电解铝板，Cu 用电解铜棒，其余组份采用工业纯金属锭料。0032 2)将原料置于加热炉进行熔炼，熔炼温度为 1230，熔炼过程中搅拌均匀，分析成分，使得其合金成分符合上述含量范围，然后保温静置 10 分钟，调整浇注温度为 1180，浇注成板条状锭块。0033 3)将板条状锭块在 890的条件下热处理，时间为 10h。0034 4)热处理后，在 880-920之间模锻成型为零件或薄板即可。0035 实施例三0036 一种形状记忆铜合金的制备方法，该铜合金以重量百分比计由下列组份组成：Ni 3.0，Al 5.5，Mn 7，Be 0.9，Zn 2.5，Sb 1.2，La 0.08，Gd 0.13，Dy 0.025，Y 0.003，余量为 Cu。所述的制备方法包括下列步骤：0037 1)准备各组分的原料，其中 Al 用电解铝板，Cu 用电解铜棒，其余组份采用工业纯金属锭料。0038 2)将原料置于加热炉进行熔炼，熔炼温度为 1220，熔炼过程中搅拌均匀，分析成分，使得其合金成分符合上述含量范围，然后保温静置 15 分钟，调整浇注温度为 1175，浇注成板条状锭块。0039 3)将板条状锭块在 880的条件下热处理，时间为 10-12h。0040 4)热处理后，在 880-920之间模锻成型为零件或薄板即可。0041 申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。说 明 书CN 102808105 A5