提高Ms為50℃的銅鋅鋁記憶合金阻尼比的熱處理工藝的製作方法

2023-05-22 13:43:36 1

提高Ms為50℃的銅鋅鋁記憶合金阻尼比的熱處理工藝的製作方法
【專利摘要】提高Ms為50℃的銅鋅鋁記憶合金阻尼比的熱處理工藝，屬於銅基記憶合金領域，其特徵為：對獲得的銅鋅鋁合金先進行退火處理，在850℃保溫24小時後隨爐冷卻，然後切削去除表面的2~3mm的脫鋅層和鑄造缺陷，採取三種熱處理工藝，最後使用低頻扭擺法由動態數字分析儀測得銅鋅鋁記憶合金振幅衰減譜、計算出銅鋅鋁記憶合金的阻尼比。
【專利說明】提高Ms為50°C的銅鋅鋁記憶合金阻尼比的熱處理工藝

【技術領域】
[0001]本發明屬於銅基記憶合金領域，特指提高Ms為50°C的銅鋅鋁記憶合金阻尼比的熱處理工藝。

【背景技術】
[0002]阻尼比是無單位量綱，表示了結構在受激振後振動的衰減形式，在土木、機械、航天等領域是結構動力學的一個重要概念。因此，阻尼比越大，反應出抗振性能高。通常使用軟鋼作為抗振應用的首選材料，但用軟鋼具有初始剛度和屈服應力低，不可重複使用等缺點。記憶合金與其相比顯著優勢如下:(I)記憶合金耗能器的耗能變形是通過材料內部組織變化(馬氏體相變)發生的，合金材料內部不會產生很多缺陷，疲勞性能好，其使用壽命長，可反覆使用；(2)具有良好的自適應能力等優點。記憶合金的阻尼機制大致可以根據合金工作溫度與相變點溫度的高低而分為兩類。當合金的工作溫度高於As溫度，即合金處於偽彈性狀態時，稱為「偽彈性」阻尼；當合金的工作溫度低於塢溫度，即合金處於馬氏體狀態時，稱為「擬塑性」阻尼。當溫度處於Ms與As之間時，兩種阻尼機制都作用。偽彈性阻尼主要是指阻尼的大小由SMA的偽彈性決定。從偽彈性記憶合金的應力一應變圖中可以看出，在一個加載循環中，SMA可以吸收的能量大小與滯迴環的面積成正比。而擬塑性阻尼在滯迴環耗能的基礎上，還能由合金中與熱彈性馬氏體相變有關的相變孿晶晶界或母相與馬氏體的相界，在振動應力的作用下發生移動，產生的非彈性應變使應力鬆弛，將外加機械能耗散。而目前用於抗振應用的記憶合金主要是NiTi合金，但由於NiTi合金昂貴的價格(是銅基記憶合金的10倍左右)和複雜的生產工藝，嚴重地限制了合金在該方面的廣泛應用和推廣。
[0003]銅基記憶合金具有相變可調溫度寬，加工性能好、原料來源廣泛，成本低廉等優點，在結構控制領域中具有十分誘人的應用前景。其在變形過程中加載和卸載的路徑不重合而形成一個封閉的滯迴環，從而消耗大量能量，合金滯迴環面積的大小不僅與材料的種類有關，而且與熱處理工藝(包括固溶溫度、淬火方式、冷卻速度)以及變形條件(變形量、變形溫度、變形速度)等因素有關。對於成分一定的合金，熱處理可以改變其組織，包括合金的相組成，各相的成分、狀態，晶粒大小及分布，從而影響合金性能的變化。
[0004]本發明提出提高Ms為50°C的銅鋅鋁記憶合金阻尼比的熱處理工藝。


【發明內容】

[0005]本發明提出提高Ms為50°C的銅鋅鋁記憶合金阻尼比的熱處理工藝，其特徵為:對獲得的銅鋅鋁合金先進行退火處理，在850°C保溫24小時後隨爐冷卻，然後切削去除表面的2?3mm的脫鋅層和鑄造缺陷，然後採取三種方式處理分別是:
1、水淬加時效，即830-850°C保溫0.5小時淬入室溫水中，然後在140°C _150°C的保溫爐中時效處理2小時後取出空冷至室溫；
2、油淬加時效，即830-850°C保溫0.5小時淬入室溫機油中，然後在140°C _150°C的保溫爐中時效處理2小時後取出空冷至室溫；
3、分級淬火，即830-850°C保溫0.5小時淬入150°C機油中，然後在140°C _150°C的保溫爐中時效處理2小時後取出空冷至室溫。
[0006]通過以上熱處理方法可獲得Ms為50°C ±6°C的銅鋅鋁記憶合金，此時油淬加時效的熱處理記憶合金阻尼比最好。

【具體實施方式】
[0007]實施例1
對獲得的銅鋅鋁合金先進行退火處理，在850°C保溫24小時後隨爐冷卻，然後切削去除表面的2?3mm的脫鋅層和鑄造缺陷。採用水淬加時效熱處理，即830_850°C保溫0.5小時淬入室溫水中，然後在140°C _150°C的保溫爐中時效處理2小時後取出空冷至室溫，獲得Ms為50°C ±6°C的銅鋅鋁記憶合金。通過線切割獲得試樣的尺寸為:100mmX 8mmX 4mm，使用低頻扭擺法由動態數字分析儀測得銅鋅鋁記憶合金振幅衰減譜、計算出銅鋅鋁記憶合金的阻尼比為0.0285。這裡的阻尼比是由合金自身的內耗引起的，阻尼比遠遠高於0.01，屬於高阻尼合金。
[0008]實施例2
對獲得的銅鋅鋁合金先進行退火處理，在850°C保溫24小時後隨爐冷卻，然後切削去除表面的2?3mm的脫鋅層和鑄造缺陷。採用油淬加時效熱處理，即830_850°C保溫0.5小時淬入室溫機油中，然後在140°C _150°C的保溫爐中時效處理2小時後取出空冷至室溫，獲得Ms為50°C ±6°C的銅鋅鋁記憶合金。通過線切割獲得試樣的尺寸為:100mmX 8mmX 4mm，使用低頻扭擺法由動態數字分析儀測得銅鋅鋁記憶合金振幅衰減譜、計算出銅鋅鋁記憶合金材料的阻尼比為0.029。這裡的阻尼比是由合金自身的內耗引起的，阻尼比遠遠高於0.01，屬於高阻尼合金。
[0009]實施例3
對獲得的銅鋅鋁合金先進行退火處理，在850°C保溫24小時後隨爐冷卻，然後切削去除表面的2?3mm的脫鋅層和鑄造缺陷。採用分級淬火熱處理，即830_850°C保溫0.5小時淬入150°C機油中，然後在140°C _150°C的保溫爐中時效處理2小時後取出空冷至室溫，獲得Ms為50°C ±6°C的銅鋅鋁記憶合金。通過線切割獲得試樣的尺寸為:100mmX 8mmX 4mm，使用低頻扭擺法由動態數字分析儀測得銅鋅鋁記憶合金振幅衰減譜、計算出銅鋅鋁記憶合金的阻尼比為0.0255。這裡的阻尼比是由合金自身的內耗引起的，阻尼比遠遠高於0.01，屬於高阻尼合金。
【權利要求】
1.提高Ms為50°C的銅鋅鋁記憶合金阻尼比的熱處理工藝，其特徵為:對獲得的銅鋅鋁合金先進行退火處理，在850°C保溫24小時後隨爐冷卻，然後切削去除表面的2?3mm的脫鋅層和鑄造缺陷，然後採取以下三種熱處理方式:1、水淬加時效，即830-850°C保溫0.5小時淬入室溫水中，然後在140°C -150 V的保溫爐中時效處理2小時後取出空冷至室溫；2、油淬加時效，即830-850°C保溫0.5小時淬入室溫機油中，然後在140°C _150°C的保溫爐中時效處理2小時後取出空冷至室溫；3、分級淬火，即830-850°C保溫0.5小時淬入150°C機油中，然後在140°C _150°C的保溫爐中時效處理2小時後取出空冷至室溫。
2.根據權利要求1所述提高Ms為50°C的銅鋅鋁記憶合金阻尼比的熱處理工藝，熱處理可優選油淬加時效，此時該記憶合金阻尼比最好。
【文檔編號】C22F1/08GK104342608SQ201310333829
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月4日 優先權日:2013年8月4日
【發明者】楊嵩, 司松海, 李曉薇, 齊克堯, 張扣山 申請人:鎮江憶諾唯記憶合金有限公司