【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料领域，特别是涉及一种fe-mn-si基记忆合金材料及制备方法和应用。
技术介绍
1、随着科学技术的进步，结构材料和功能材料的研究及其应用日益受到重视，而形状记忆合金则被认为是最具功能性的材料之一。形状记忆合金(shape memory alloy，sma)具有形状记忆效应(shape memory effect，sme)和超弹性(superelasticity，se)，是一种智能功能材，在驱动、能量转换、航空航天、机器人、民用建筑、阻尼和微机电系统、生物医学等领域具有广泛的应用前。ni-ti基smas具有优良的sme，即约8％的大回收率应变，但由于其冷加工性能差，加工成本高，限制了其广泛应用。而fe-mn-si基smas具有成本低廉、机械性能良好、加工性能优异、耐腐蚀性能高等优点，在一定程度上成为了ni-ti基sma的完美替代品。fe-mn-si基smas的记忆效应是通过应力诱发马氏体相变及其逆相变来实现的。
2、通常来说，fe-mn-si基smas是通过现在高真空(或空气中)环境下熔化并进行铸造，然后利用热机械加工来进行生产的，但这种工艺方法难以保持fe-mn-si基smas中各成分的均匀性、热处理或熔炼过程中容易发生部分元素损失、凝固或淬火过程中易产生裂纹，部分元素在熔体中会发生不完全溶解等等传统钢锭冶金路线的固有缺陷。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提供一种fe-mn-si基记忆合金材料，该fe-mn-si基记忆合金材料将cu引入
2、为了达到上述目的，本专利技术提供一种fe-mn-si基记忆合金材料，该fe-mn-si基记忆合金材料主要由以下重量份的原料制备得到：
3、
4、所述fe-mn-si基记忆合金材料的制备方法包括以下步骤：将原料混合，球磨，得到混合粉末，将所述混合粉末预压成型，进行放电等离子烧结，即得。
5、因铁基smas被广泛应用于一次性连接件上，如管道接头或者轨道连接板等，由于其工作环境长时间暴露于空气或者潮湿条件下，耐腐蚀性也能成为衡量该种材料性能是否优良的重要指标。在fe-mn-si基smas中，合金元素种类及配比对其形状记忆性能、机械性能与耐腐蚀性能的影响是不可忽视的。前期研究中发现，添加0.047％n时，fe-30mn-6si合金的sme略有改善，但当fe-18mn-13cr-2ni-5si合金的sme在添加0.26％n时，sme降低了80％。同时，添加mn元素能够显著降低合金的堆积层错能，加强合金的晶间结合，从而提高合金的强度。但当添加过量mn元素时，合金中会出现带状组织，降低其力学性能和形状记忆性能；si元素的加入能够调节合金中mn元素的偏聚现象，提高合金记忆性能。前期有部分研究者将cu元素加入fe-mn-si基smas，发现虽能够降低fe-mn-si基smas在cl-溶液中的耐蚀速率，但对fe-mn-si基合金的sme影响不明显。对于此，本专利技术人推测应该是因为cu元素的电负性高于fe/mn/si/cr元素，在化合物中cu原子吸引电子的能力强于fe/mn/si/cr，电化学腐蚀中更易发生氧化反应，故电负性相当的ni元素，添加cu元素后，合金在nacl电解液中更易发生氧化反应，产生cu2o、cu2(oh)3cl，在合金表面形成钝化膜，阻碍合金的进一步继续腐蚀，基于此，本专利技术人对将cu加入fe-mn-si基记忆合金材料做了进一步研究，提出上述原料配方和制备方法结合使用，在以铁、锰、硅、铬、镍、铜为原料的情况下，采用机械合金化+放电等离子烧结(ma+sps)制备记忆合金材料，与传统烧结方法相比，放电等离子烧结(sparkplasma sintering，sps)能够在相对较低的温度和较短的时间内将金属粉末进行固结，形成具有更细晶粒的高密度组织。机械合金化(mechanical alloying，ma)能有效地降低粉末混合物的粒，使合金粉末在烧结前优先合成饱和固溶体，以促进后续烧结过程中元素的扩散与相变，有利于合金形状回复性能。同时，机械合金化能够减少合金中出现气孔的机率，提高合金的致密度，增加合金的硬度与屈服强度。
6、在其中一个实施例中，所述fe-mn-si基记忆合金材料主要由以下重量份的原料制备得到：
7、
8、在其中一个实施例中，所述原料为单质金属粉末，所述锰的粒径≤45μm，所述铁、硅、铬、镍、铜的粒径≤30μm。
9、相对于真空熔炼制备的fe-mn-si smas，以单质金属粉末为原料的粉末冶金(poweder metallurgy，pm)制备的fe-mn-si smas解决了mn、si元素固溶不完全的缺点。
10、本专利技术还提供了所述fe-mn-si基记忆合金材料的制备方法，包括以下步骤：将原料混合，球磨，得到混合粉末，将所述混合粉末预压成型，进行放电等离子烧结，即得。
11、在其中一个实施例中，所述球磨的球料质量比为(8-12):1，所述球磨的转速为400-600r/min，所述球磨的时间为45-55h。
12、在其中一个实施例中，所述球磨步骤还包括每隔8-12h加入过程控制剂，所述过程控制剂的用量为：每10g原料质量之和加入0.1-0.25ml过程控制剂。
13、在其中一个实施例中，所述过程控制剂包括乙醇。
14、在其中一个实施例中，所述放电等离子烧结包括：从初始温度升温至中期温度，保温，充入保护气体，以30-80℃/min的升温速率升到目标烧结温度，保温。
15、在其中一个实施例中，所述预压成型的压力为280-320mpa；所述放电等离子烧结的烧结压力为45-55mpa，所述初始温度为25-27℃，所述中期温度为550-650℃，所述中期温度的保温时间为10-30min，所述目标烧结温度为950-1050℃，所述目标烧结温度的保温的时间为10-60min。
16、本专利技术还提供了一种连接件，采用所述fe-mn-si基记忆合金材料制备得到。
17、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
18、本专利技术的一种fe-mn-si基记忆合金材料及制备方法和应用，该fe-mn-si基记忆合金材料将cu引入配方，采用ma+sps的制备方法，使其具有较好的形状记忆性能且具有较高的耐腐蚀性，还具有更好的硬度和超弹性。
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1.一种Fe-Mn-Si基记忆合金材料，其特征在于，该Fe-Mn-Si基记忆合金材料主要由以下重量份的原料制备得到：
2.根据权利要求1所述的Fe-Mn-Si基记忆合金材料，其特征在于，所述Fe-Mn-Si基记忆合金材料主要由以下重量份的原料制备得到：
3.根据权利要求1所述的Fe-Mn-Si基记忆合金材料，其特征在于，所述原料为单质金属粉末，所述锰的粒径≤45μm，所述铁、硅、铬、镍、铜的粒径≤30μm。
4.权利要求1-3中任一项所述的Fe-Mn-Si基记忆合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将原料混合，球磨，得到混合粉末，将所述混合粉末预压成型，进行放电等离子烧结，即得。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述球磨的球料质量比为(8-12):1，所述球磨的转速为400-600r/min，所述球磨的时间为45-55h。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述球磨步骤还包括每隔8-12h加入过程控制剂，所述过程控制剂的用量为：每10g原料质量之和加入0.1-0.25mL过程控制剂。p>
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述过程控制剂包括乙醇。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述放电等离子烧结包括：从初始温度升温至中期温度，保温，充入保护气体，以30-80℃/min的升温速率升到目标烧结温度，保温。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述预压成型的压力为280-320MPa；
10.一种连接件，其特征在于，采用权利要求1-3中任一项所述的Fe-Mn-Si基记忆合金材料制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种fe-mn-si基记忆合金材料，其特征在于，该fe-mn-si基记忆合金材料主要由以下重量份的原料制备得到：
2.根据权利要求1所述的fe-mn-si基记忆合金材料，其特征在于，所述fe-mn-si基记忆合金材料主要由以下重量份的原料制备得到：
3.根据权利要求1所述的fe-mn-si基记忆合金材料，其特征在于，所述原料为单质金属粉末，所述锰的粒径≤45μm，所述铁、硅、铬、镍、铜的粒径≤30μm。
4.权利要求1-3中任一项所述的fe-mn-si基记忆合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将原料混合，球磨，得到混合粉末，将所述混合粉末预压成型，进行放电等离子烧结，即得。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述球磨的球料质量比为(8-12):1，所述球磨的...
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