一種提高銅鋅鋁記憶合金綜合性能的複合稀土變質劑的製作方法
2023-10-24 13:16:47 2
一種提高銅鋅鋁記憶合金綜合性能的複合稀土變質劑的製作方法
【專利摘要】一種提高銅鋅鋁記憶合金綜合性能的複合稀土變質劑，屬於記憶合金製備【技術領域】，其特徵為：Y10～15wt％、La10～15wt％、Ce8～12wt％、Tb8～12wt％、Nd4～8wt％、Ni4～8wt%、Pr3～6wt％、Sc+Eu+Gd+Ho+Er+Tm+Lu為10～20wt%，Ti2～5wt%，B2～5wt%，餘為銅。所述複合稀土變質劑為塊狀合金，熔點範圍850～1150℃，複合稀土變質劑加入量範圍為0.2～1.2wt%。
【專利說明】一種提高銅鋅錯記憶合金綜合性能的複合稀土變質劑
【技術領域】
[0001] 本發明屬於記憶合金製備【技術領域】，特指一種提高銅鋅鋁記憶合金綜合性能的復 合稀土變質劑。
【背景技術】
[0002] 自從英國的Delat記憶金屬公司發現銅基記憶合金以後，銅基記憶合金的研究迅 速展開。目前來說，在記憶合金材料中，銅基合金材料佔的比例最大。銅基記憶合金儘管 某些特性不及NiTi合金，但由於加工容易，原材料來源廣泛，成本低廉(只及NiTi合金的 1/10)，而受到大批研究者的青睞。在已發現的記憶合金中銅基合金佔的比例最多，主要可 以分為Cu-Zn和Cu-Al兩大類，其中最具有實用價值的是CuZnAl系和CuAINi系。近年又 發展了CuAIMn系。雖然銅基記憶合金具有良好的形狀記憶效應和低廉的價格，前景十分誘 人，然而在實用過程中，發現存在馬氏體穩定化、延性差、易發生晶界破壞，以及疲勞壽命短 等問題，因此它只在性能要求不高以及要求降低成本的情況下使用。Cu基記憶合金容易發 生晶界破壞的原因大致有彈性各向異性因子過大、晶粒尺寸過大、晶界處有偏析，導致晶界 自身脆化等。為了改善延性，抑制晶界破壞，提高疲勞壽命，主要的途徑是細化晶粒。主要 方法有：①添加合金元素，②快速凝固法，③粉末冶金法。通常使用第一種方法，即在銅基合 金中添加一種或幾種溶解度很小的或者能和合金中的某元素形成微細化合物的元素，在凝 固過程中促進細小等軸晶形成，或在熱加工和熱處理過程中阻止晶粒長大，從而獲得細晶 組織。
[0003] 本發明開發出一種提高銅鋅鋁記憶合金綜合性能的複合稀土變質劑。
【發明內容】
[0004] 本發明開發出一種提高銅鋅鋁記憶合金綜合性能的複合稀土變質劑，其特徵為： Y10 ?15wt%、La10 ?15wt%、Ce8 ?12wt%、Tb8 ?12wt%、Nd4 ?8wt%、Ni4 ? 8wt%、Pr3 ?6wt%、Sc+Eu+Gd+Ho+Er+Tm+Lu為 10 ?20wt%,Ti2 ?5wt%,B2 ?5wt%, 餘為銅。所述複合稀土變質劑為塊狀合金，熔點範圍850?1150°C，複合稀土變質劑加入量 範圍為0? 2?1. 2wt%。
[0005] 上述成分可化為：Y12 ?13wt%、La12 ?13、Ce10 ?llwt%、Tb10 ?11 wt%、Nd6 ?7wt%、Ni6 ?7wt%、Pr4 ?5wt%、Sc+Eu+Gd+Ho+Er+Tm+Lu為 14 ?16wt%, Ti3?4wt%，B3?4wt%，餘為銅。複合稀土變質劑最佳加入量範圍為0. 8wt%。
[0006] 本發明複合稀土變質劑輔以多種稀土元素及其它元素，避免單獨使用一種稀土元 素或一種其它元素時對材料綜合性能提高不明顯的缺點，複合稀土變質劑與銅鋅鋁記憶合 金元素發生交互和變質作用，達到淨化合金液、去除雜質，細化晶粒、強化晶界，使組織得到 優化，在大幅提高合金摩擦磨損性能的同時，可明顯提高材料的抗拉強度、伸長率和硬度， 全面提高材料使用性能。
[0007]
【專利附圖】
【附圖說明】 圖1複合稀土變質劑加入量對銅鋅鋁記憶合金磨損量的影響 實施例1 以Zn25wt%、A14wt%、餘為銅為原料，稱重後在中頻感應熔煉爐中熔煉。熔煉工藝為： 加入電解銅、鋅錠、鋁錠，待材料全部熔化後，升溫至1240°C?1260°C時採用衝入法加入復 合稀土變質劑，複合稀土變質劑加入量為〇. 2wt%?1.2wt%。澆注成直徑為（j580X150mm 的鑄錠。退火處理是加熱到850°C保溫24小時後隨爐冷卻，然後車削去除表面2-3mm的脫 鋅層，再將鑄錠在850°C保溫30分鐘後鍛打成小55X60mm的棒材。最後進行熱處理，其具 體工藝為：分級淬火l〇〇°C，即850°C保溫30分鐘淬入100°C機油中，再保溫30分鐘淬入室 溫水中。將棒材加工成國家標準試棒，室溫拉伸力學性能測試在WE-10型液壓式拉伸實驗 機上進行。
[0008] 表1所示為添加不同含量複合稀土變質劑時，銅鋅鋁記憶合金的抗拉強度，伸長 率及硬度。由表1可以看出，隨著複合稀土變質劑含量的增加，合金的抗拉強度，伸長率 均呈先上升再減小趨勢。當複合稀土變質劑含量達到〇. 8%時，鋅鋁合金的抗拉強度可達 540MPa，伸長率可以達到7. 6%，硬度為192HB。但是隨著複合稀土變質劑含量的繼續增加， 抗拉強度和伸長率又相應的呈現出下降趨勢，當複合稀土變質劑含量增加到1. 2%時，抗拉 強度、伸長率分別下降到525MPa，7. 1%，硬度則變化不大。
[0009] 表1加入不同含量複合稀土變質劑鋅鋁合金的力學1能 實施例2
【權利要求】
1. 一種提高銅鋅鋁記憶合金綜合性能的複合稀土變質劑，其特徵為：Y 10?15wt%、 La 10 ?15 wt %、Ce 8 ?12wt %、Tb 8 ?12 wt %、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%，餘為銅；所述復 合稀土變質劑為塊狀合金，熔點範圍850?1150°C，複合稀土變質劑加入量範圍為0. 2? 1. 2wt%〇
2. 根據權利要求1所述一種提高銅鋅鋁記憶合金綜合性能的複合稀土變質劑，成分可 優化為：Y 12 ?13wt%、La 12 ?13、Ce 10 ?llwt%、Tb 10 ?11 wt%、Nd 6 ?7wt%、 Ni 6 ?7wt%、Pr 4 ?5wt%、Sc+Eu+Gd+Ho+Er+Tm+Lu 為 14 ?16wt%, Ti 3 ?4wt%,B 3 ? 4wt%，餘為銅。
3. 根據權利要求1所述一種提高銅鋅鋁記憶合金綜合性能的複合稀土變質劑，複合稀 土變質劑加入量最佳範圍為〇. 8wt%。
4. 根據權利要求1所述一種提高銅鋅鋁記憶合金綜合性能的複合稀土變質劑，銅鋅鋁 記憶合金中加入複合稀土變質劑達到0.8 wt %時，抗拉強度達到最高540MPa。
5. 根據權利要求1所述一種提高銅鋅鋁記憶合金綜合性能的複合稀土變質劑，銅鋅鋁 記憶合金中加入複合稀土變質劑達到0.8 wt %時，伸長率達到最高7. 6%。
6. 根據權利要求1所述一種提高銅鋅鋁記憶合金綜合性能的複合稀土變質劑，銅鋅鋁 記憶合金中加入複合稀土變質劑達到0. 8 wt %時，硬度達到最高192HB。
7. 根據權利要求1所述一種提高銅鋅鋁記憶合金綜合性能的複合稀土變質劑，銅鋅鋁 記憶合金中加入複合稀土變質劑達到0. 8% wt時，摩擦磨損性能最好。
【文檔編號】C22C1/06GK104342570SQ201310345218
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月9日 優先權日:2013年8月9日
【發明者】李曉薇, 劉光磊, 張志敏, 楊嵩, 齊克堯 申請人:鎮江憶諾唯記憶合金有限公司