一种形状记忆铜合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种形状记忆铜合金，按照重量百分比包括下列成分：Ｚｎ?１９％～２１％，Ａｌ?５％～７％，Ｓｂ?０．５％～０．９％，Ｓｎ?０．２％～０．５％，Ｇｄ?０．０３％～０．０９％，Ｄｙ?０．０５％～０．５％，Ｐｄ?０．００５％～０．０２％，其余为Ｃｕ。本发明专利技术还提供了一种形状记忆铜合金的制备方法。本发明专利技术的形状记忆铜合金及其制备方法具有下列技术效果：１、由于选用了适合的成分及其含量，各成分之间共同作用，生产的合金材料性能好，具有更好的形状记忆性能；２、合金制备工艺简便，生产成本低，非常便于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于金属材料领域。
技术介绍
目前金属材料领域中，铜合金的形状记忆性能受到了越来越多的重视。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 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850 900°C，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°C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 火，即得到镍锰铜镓高温形状记忆合金。该专利技术中需要加入镓的量非常高，并且镓的成本很 高，导致生产成本增加。另外镓及其化合物有毒，毒性远远超过汞和砷。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
，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1230°C 1250°C时，浇注成铸锭，加热到800°C 820°C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°C +130 170°C +40 60°C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. 7% 3.8%, NiO. 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%, Ndl. 9%，余为铜。该专利技术中Ce占复合稀土 细化剂的比例相当大，Ce的氧化倾向十分严重，因此在使用中稀土的收得率不会很高，效果 不会稳定，另外该复合稀土细化剂使用和保存都不够安全。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%，A13%-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cp80xl50mm的铸锭。退火处理是加热到820°C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Ilmm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°C-850°C保温20-40分钟后淬入室温油中，再依次进行140-160°C 油中保温20-40分钟、90-100°C水中保温20-30分钟、40-50°C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10(TC油和室温水。在此工艺参 数下进行20次约束循环训练。该专利没有公开特种复合稀土变质剂的内容。另外处理工 艺也十分繁杂。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足之处，提供。本专利技术的形状记忆铜合金，按照重量百分比包括下列成分Zn为19% 21%，Al 为 5 % 7 %，Sb 为 0. 5 % 0. 9 %，Sn 为 0. 2 % 0. 5 %，Gd 为 0. 03 % 0. 09 %，Dy 为 0. 05% 0. 5%, Pd 为 0. 005% 0. 02%，其余为 Cu ；优选地，本专利技术的形状记忆铜合金，按照重量百分比包括下列成分Zn为20%，Al 为 6%，Sb 为 0. 7%，Sn 为 0. 4%，Gd 为 0. 069%, Dy 为 0. 09%, Pd 为 0. 009%，其余为 Cu ；铜合金的基体上分布有细小的化合物相。本专利技术合金各成分及其成分的含量的选择基于下列理由Zn:含量为19% 21%，Zn、Al和Cu形成形状记忆合金的基体组织；Zn含量低 于19%，达不到效果；Zn含量高于21%，形成过多的Cu-Zn化合物，影响合金的形状记忆性 能；Al 含量为5% 7%，Al、Cu和Zn形成形状记忆合金的基体组织；Al含量低于 5%，达不到效果；Al含量高于7%，形成过多的Cu-Al化合物，影响合金的形状记忆性能；Sb:含量为0.5% 0.9% ；Sb和Cu形成六方结构的δ相，该相具有良好的减摩 作用。Sb含量低于0.5%，达不到效果；Sb含量高于0.9%，Sb增多，δ相过多，会降低合 金的塑性和抗拉强度，S相在晶界上形成网状，降低材料的韧性。Sn:含量为0.2%-0.5% ；用于提高合金的铸造流动性能，Sn含量低于0.2%，达 不到效果；Sn含量高于0. 5%，形成过量铜锡化合物，影响合金的形状记忆性能；Gd 含量为0. 03% -0. 09%, Gd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、Pd和Dy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。Gd含量低于0. 03 %，达不到效果；Gd含量高于 0. 09%，由于Gd为稀土元素，过多使用，不仅提高材料成本，也会形成一些过量化合物，降 低材料的力学性能。Dy 含量为0. 05% 0. 5%;Dy和GcUPd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。Dy含量低于0. 05%，达不到效果；Dy含 量高于0. 5 %，由于Dy为稀土元素，过多使用，不仅提高材料成本，也会形成一些过量化合 物，降低材料的力学性能。Pd 含量为0. 005% 0. 02%;Pd、Gd和Dy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。Pd含量低于0.005%，达不到效果； Pd含量高于0. 02 %，由于Pd为稀贵元素，过多使用，不仅提高材料成本，也会形成一些过量 化合物，降低材料的力学性能。本专利技术的形状记忆铜合金的制备方法，包括下列步骤1)准备各组分的原料，其中Zn用化学纯锌粒、Al用电解铝板、Cu用电解铜棒，Sn 用金属锭，Sb、Gd、Dy、Pd均使用纯金属颗粒；2)然后将原料置于加热炉进行熔炼，熔炼温度为1100-1180°C，得到铸态合金；然4后再重熔使其均勻化，熔炼温度为1120-1160°C，重熔后浇铸成约4mm厚的片状；3)将熔炼好的片状合金在820-860°C的条件下均勻退火，退火时间为6_8h ；退火 结束后，切割成8mm-12mm的方块，即获得本专利技术的形状记忆铜合金。本专利技术的形状记忆铜合金及其制备方法具有下列技术效果1、由于选用了适合的成分及其含量，各成分之间共同作用，生产的合金材料性能 好，具有更好的形状记忆性能；2、合金制备工艺简便，生产成本低，非常便于工业化生产。 附图说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形状记忆铜合金，其特征在于，按照重量百分比包括下列成分：Ｚｎ　１９％～２１％，Ａｌ　５％～７％，Ｓｂ　０．５％～０．９％，Ｓｎ　０．２％～０．５％，Ｇｄ　０．０３％～０．０９％，Ｄｙ　０．０５％～０．５％，Ｐｄ　０．００５％～０．０２％，其余为Ｃｕ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王玲，郭胜利，赵浩峰，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]