一种高强韧铜锌铝形状记忆合金及其制备方法技术

本发明专利技术涉及形状记忆合金技术领域，具体涉及一种高强韧铜锌铝形状记忆合金及其制备方法。本发明专利技术提供了一种高强韧铜锌铝形状记忆合金的制备方法，本发明专利技术通过两次熔炼和深冷处理进一步细化合金的晶粒，通过其他制备工艺的配合作用，使得铜锌铝形状记忆合金获得了较好的韧塑性，提高了合金的冷热疲劳性能；在本发明专利技术中，Cu‑10RE中间合金是细化剂，加入复合稀土元素一方面能够与有害杂质反应，生成高熔点产物，静置时浮出溶液表面，另一方面与其他合金元素反应生成晶间产物，这些晶间产物在合金凝固初期起异质晶核作用，在凝固后期则机械阻碍晶粒的长大，有利于细化晶粒，提高合金的冷热疲劳性能。

A shape memory alloy with high strength and toughness and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种高强韧铜锌铝形状记忆合金及其制备方法
本专利技术涉及形状记忆合金
，具体涉及一种高强韧铜锌铝形状记忆合金及其制备方法。
技术介绍
形状记忆合金是一种特殊且新颖的功能材料，适当地调整成分和控制热处理过程，可使这种合金出现三大特性：(1)形状记忆效应；(2)超弹性；(3)高阻尼能力。利用这三大特性已使形状记忆合金在工业上得到许多用途，具有广阔的应用前景，铜基形状记忆合金在固溶处理的过程中，晶粒极易粗化，导致其延性差，疲劳寿命短，在使用过程中易发生沿晶断裂。为了改善铜基形状记忆合金的延性，抑制晶界破坏，提高疲劳寿命，人们在铜锌铝合金晶粒细化方面做了大量的工作。晶粒细化的基本原理就是增大形核率，减缓晶粒长大速度，因此，可以在铜基形状记忆合金中添加一种或几种溶解度很小的或者能和合金中某些元素形成微细化合物的元素，在凝固过程中促进细小等轴晶形成，或在热加工和热处理过程中阻止晶粒长大。中国专利CN201310345218.6公开了一种能提高铜锌铝记忆合金综合性能的复合稀土变质剂，通过在合金中加入0.2～1.2wt.％的复合稀土细化变质剂，提高了铜锌铝合金的耐磨性、抗拉强度、伸长率和硬度，但该方法制备的铜锌铝记忆合金的冷热疲劳性能欠佳。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高强韧铜锌铝形状记忆合金的制备方法，采用本专利技术提供的制备方法能够显著提高合金的冷热疲劳性能。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种高强韧铜锌铝形状记忆合金的制备方法，包括以下步骤：(1)将铜锌铝合金的原料进行第一熔炼，得到基础合金液；(2)将步骤(1)所述基础合金液与Cu-10RE中间合金混合熔化，得到目标合金熔体；按质量含量计，所述Cu-10RE中间合金的化学成分为：La7～8％，Y2～3％，其他稀土元素小于1％，余量为Cu；(3)将步骤(2)所述目标合金熔体进行铸造，得到铸锭；(4)将步骤(3)所述铸锭进行第二熔炼，得到铸态合金坯；(5)将步骤(4)所述铸态合金坯进行保温处理后变形，得到致密化合金坯；(6)将步骤(5)所述致密化合金坯依次进行深冷处理和时效处理，得到高强韧铜锌铝形状记忆合金。优选地，按质量含量计，所述铜锌铝合金原料的化学成分为：Zn25～26.3％，Al2.8～3.6％，Mn0.9～1.1％，Ni0.8～1.1％，Zr0.45～0.55％，余量为Cu。优选地，步骤(1)所述第一熔炼为磁悬浮真空熔炼，所述第一熔炼的温度为1020～1060℃。优选地，所述Cu-10RE中间合金中稀土元素的含量为基础合金液质量的0.05～0.09％。优选地，步骤(2)所述混合熔化的温度为1020～1040℃。优选地，步骤(4)所述第二熔炼为磁悬浮真空熔炼，所述第二熔炼的温度为1020～1060℃；所述第二熔炼的次数为2～3次。优选地，步骤(5)所述保温处理在真空条件下进行，真空度高于10-2Pa；所述保温处理的温度为800～810℃，时间为10～12h。优选地，步骤(6)所述深冷处理为液氮处理；所述深冷处理的时间为3～5h。优选地，步骤(6)所述时效处理包括依次进行的一级时效处理和二级时效处理，所述一级时效处理的温度为150～170℃，时间为0.3～0.5h；所述二级时效处理的温度为80～90℃，时间为0.5～1h。本专利技术提供了一种高强韧铜锌铝形状记忆合金，采用上述技术方案任一项所述制备方法制备得到。本专利技术提供了一种高强韧铜锌铝形状记忆合金的制备方法，包括以下步骤：将铜锌铝合金的原料进行第一熔炼，得到基础合金液；将所述基础合金液与Cu-10RE中间合金混合熔化，得到目标合金熔体；按质量含量计，所述Cu-10RE中间合金的化学成分为：La7～8％，Y2～3％，其他稀土元素小于1％，余量为Cu；将所述目标合金熔体进行铸造，得到铸锭；将所述铸锭进行第二熔炼，得到铸态合金坯；将所述铸态合金坯进保温处理后变形，得到致密化合金坯；将所述致密化合金坯依次进行深冷处理和时效处理，得到高强韧铜锌铝形状记忆合金。本专利技术通过两次熔炼和深冷处理进一步细化合金的晶粒，通过其他制备工艺的配合作用，使得铜锌铝形状记忆合金获得了较好的韧塑性，提高了合金的冷热疲劳性能；在本专利技术中，Cu-10RE中间合金是细化剂，加入复合稀土元素一方面能够与有害杂质反应，生成高熔点产物，静置时浮出溶液表面，另一方面与其他合金元素反应生成晶间产物，这些晶间产物在合金凝固初期起异质晶核作用，在凝固后期则机械阻碍晶粒的长大，有利于细化晶粒，提高合金的冷热疲劳性能。附图说明图1为实施例1～4、对比例1和对比例2在20～300℃的冷热疲劳性能测试结果；图2为实施例1～4、对比例1和对比例2在20～400℃的冷热疲劳性能测试结果；图3为实施例1～4、对比例1和对比例2在20～500℃的冷热疲劳性能测试结果。具体实施方式本专利技术提供了一种高强韧铜锌铝形状记忆合金的制备方法，包括以下步骤：(1)将铜锌铝合金的原料进行第一熔炼，得到基础合金液；(2)将步骤(1)所述基础合金液与Cu-10RE中间合金混合熔化，得到目标合金熔体；按质量含量计，所述Cu-10RE中间合金的化学成分为：La7～8％，Y2～3％，其他稀土元素小于1％，余量为Cu；(3)将步骤(2)所述目标合金熔体进行铸造，得到铸锭；(4)将步骤(3)所述铸锭进行第二熔炼，得到铸态合金坯；(5)将步骤(4)所述铸态合金坯进保温处理后变形，得到致密化合金坯；(6)将步骤(5)所述致密化合金坯依次进行深冷处理和时效处理，得到高强韧铜锌铝形状记忆合金。本专利技术将铜锌铝合金的原料进行第一熔炼，得到基础合金液。在本专利技术中，按质量含量计，所述铜锌铝合金原料的化学成分优选为：Zn25～26.3％，Al2.8～3.6％，Mn0.9～1.1％，Ni0.8～1.1％，Zr0.45～0.55％，余量为Cu及不可避免杂质。本专利技术提供的铜锌铝合金原料，按质量含量计，包括Zn25～26.3％，优选为25.5～25.8％；包括Al2.8～3.6％，优选为3.0～3.3％。在本专利技术中，所述Zn和Al为合金的基体元素。本专利技术提供的铜锌铝合金原料，按质量含量计，包括Mn0.9～1.1％，优选为1.0～1.1％。在本专利技术中，Mn可以降低相变温度，细化晶粒。本专利技术提供的铜锌铝合金原料，按质量含量计，包括Ni0.8～1.1％，优选为0.9～1.0％。在本专利技术中，Ni元素可以提高合金的机械性能，同时由于Ni元素在铜基合金中扩散缓慢，对其他合金元素的扩散速度影响不大，所以，Ni的加入并不影响合金的马氏体界面推移过程中合金的有序度、空位浓度和合金元素浓度。本专利技术提供的铜锌铝合金原料，按质量含量计，包括Zr0.45～0.55％，优选为0.49～0.52％。在本专利技术中，Zr可以细化晶粒，显著提高了合金的断裂应力和断本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强韧铜锌铝形状记忆合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将铜锌铝合金的原料进行第一熔炼，得到基础合金液；/n(2)将步骤(1)所述基础合金液与Cu-10RE中间合金混合熔化，得到目标合金熔体；按质量含量计，所述Cu-10RE中间合金的化学成分为：La 7～8％，Y 2～3％，其他稀土元素小于1％，余量为Cu；/n(3)将步骤(2)所述目标合金熔体进行铸造，得到铸锭；/n(4)将步骤(3)所述铸锭进行第二熔炼，得到铸态合金坯；/n(5)将步骤(4)所述铸态合金坯进行保温处理后变形，得到致密化合金坯；/n(6)将步骤(5)所述致密化合金坯依次进行深冷处理和时效处理，得到高强韧铜锌铝形状记忆合金。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强韧铜锌铝形状记忆合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将铜锌铝合金的原料进行第一熔炼，得到基础合金液；
(2)将步骤(1)所述基础合金液与Cu-10RE中间合金混合熔化，得到目标合金熔体；按质量含量计，所述Cu-10RE中间合金的化学成分为：La7～8％，Y2～3％，其他稀土元素小于1％，余量为Cu；
(3)将步骤(2)所述目标合金熔体进行铸造，得到铸锭；
(4)将步骤(3)所述铸锭进行第二熔炼，得到铸态合金坯；
(5)将步骤(4)所述铸态合金坯进行保温处理后变形，得到致密化合金坯；
(6)将步骤(5)所述致密化合金坯依次进行深冷处理和时效处理，得到高强韧铜锌铝形状记忆合金。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按质量含量计，所述铜锌铝合金原料的化学成分为：Zn25～26.3％，Al2.8～3.6％，Mn0.9～1.1％，Ni0.8～1.1％，Zr0.45～0.55％，余量为Cu。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述第一熔炼为磁悬浮真空熔炼，所述第一熔炼的温度为1020～1060℃。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘光磊，李绍鸣，万浩，司乃潮，李守祥，孙忠国，
申请(专利权)人：鸣浩高新材料科技江苏盐城有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32