專利名稱：一種防止銅鋅鋁形狀記憶合金產生馬氏體穩定化的方法
技術領域：
本發明涉及一種形狀記憶合金材料的制備技術領域，特制一種防止銅鋅鋁形狀記憶合金產生馬氏體穩定化的新方法。
背景技術：
銅鋅鋁形狀記憶合金以其加工制造容易、價格低廉、導電導熱率高而在某些動作頻次要求不很高的場合獲得了廣泛的應用，特別適用于制作各種熱保護元件。但是在實際應用過程中，發現銅鋅鋁形狀記憶合金存在的最大問題是發生馬氏體穩定化，從而嚴重影響銅鋅鋁形狀記憶合金的記憶性能。銅鋅鋁形狀記憶合金從固溶溫度淬火后，在As以下溫度時效，會發生所謂“馬氏體穩定化”現象，馬氏體的穩定化是指熱彈性馬氏體在時效或使用中變得穩定，表現為加熱到As點以上時以致馬氏體逆轉變溫度升高，不再發生逆轉變，或轉變量減少以及記憶性能衰退的現象。
文獻中{1、劉新軍等用DSC法研究Cu-Zn-Al合金馬氏體的穩定化問題。山西大學學報(自然科學版)2002，25(1)30～33；2、徐祖耀等形狀記憶材料。上海交通大學出版社2002年，P146-154}都提到了銅鋅鋁形狀記憶合金產生馬氏體穩定化的機制，但是并沒有完全解決和防止銅鋅鋁形狀記憶合金產生馬氏體穩定化的問題。銅鋅鋁形狀記憶合金的熱彈性馬氏體穩定化嚴重阻礙了它的開發和應用，這一問題的解決有其重大的理論意義和具大的實用價值。本發明針對這一問題，開發了一種防止銅鋅鋁形狀記憶合金產生馬氏體穩定化的新方法。經過查詢，未見有相關專利發表。
發明內容
本發明提供一種防止銅鋅鋁形狀記憶合金發生熱彈性馬氏體穩定化的方法。這種不發生馬氏體穩定化的銅鋅鋁形狀記憶合金，是指馬氏體轉變溫度Ms不大于120℃。
本發明采用定向凝固的方法制備銅鋅鋁形狀記憶合金，其特征在于將電解鋁、電解銅和鋅按要求的成分熔配，當合金液溫度達到1230℃-1250℃時，澆注到真空熔煉定向凝固爐的模殼中，然后對熔體進行過熱處理。定向凝固熔體熱處理時，抽拉速率為90μm/s-110μm/s，以95μm/s-105μm/s為佳，熔體過熱溫度為1360℃-1380℃，以1365℃-1375℃為佳，過熱時間為90分鐘～130分鐘，以100分鐘～110分鐘為佳。
采用本發明制備的銅鋅鋁形狀記憶合金，室溫放置8年后(其溫度波動范圍為0℃～38℃)，馬氏體轉變溫度Ms點在120℃以下的銅鋅鋁(復合稀土)形狀記憶合金，馬氏體逆相變溫度和記憶性能沒有發生變化，也就是說沒有發生馬氏體穩定化。
圖1、過熱處理前后的金相組織比較(×100)圖2、過熱處理后馬氏體組織有序排列(×3000)具體實施方式
將電解鋁、電解銅和0#鋅按要求的成分熔配，以質量分數計算，合金成分為Zn25.25％，Al3.74％，Ni0.98％，復合RE(La+Ce)0.06％，余為Cu。當合金液溫度達到1240℃時，澆注到定向凝固爐的模殼中，然后對熔體進行過熱處理。定向凝固熔體熱處理處理時，抽拉速率為100μm/s，熔體過熱溫度為1370℃，過熱時間為105分鐘。
隨著抽拉速率的提高，組織形態由柱狀晶向樹枝晶組織轉變，當定向凝固抽拉速率為100μm/s時，馬氏體組織呈穩定的、有序的排列。
采用熔體過熱處理的方法，經過1370℃過熱處理的銅鋅鋁形狀記憶合金的定向凝固組織明顯細化，同時馬氏體組織也是呈穩定的、有序的排列。。
采用延長熔體過熱時間的方法，熔體過熱時間為105分鐘時，銅鋅鋁形狀記憶合金定向凝固組織由粗枝晶向細枝晶轉變，即組織越來越細密。
由圖1和圖2可看出，進行過熱處理后，金相組織明顯細化，掃描電鏡組織表明，馬氏體組織有序排列。
熔體過熱溫度和過熱時間不同，可以改變熔體的結構狀態，改變了定向凝固組織晶體取向，因此能夠保持馬氏體相變時晶體學的可逆性。
表1不同方法獲得的合金力學性能
表2、用普通方法獲得的合金相變點變化(℃)
表3、用定向凝固方法(熔體未過熱處理)獲得的合金相變點變化(℃)
表4、用定向凝固方法(熔體過熱處理)獲得的合金相變點變化(℃)
權利要求
1.一種防止銅鋅鋁形狀記憶合金產生馬氏體穩定化的方法，采用定向凝固的方法制備銅鋅鋁形狀記憶合金，其特征在于將電解鋁、電解銅和鋅按要求的成分熔配，當合金液溫度達到1230℃-1250℃時，澆注到真空熔煉定向凝固爐的模殼中，然后對熔體進行過熱處理；定向凝固熔體熱處理時，抽拉速率為90μm/s-110μm/s，熔體過熱溫度為1360℃-1380℃，過熱時間為90分鐘～130分鐘。
2.根據權利要求1所述的一種防止銅鋅鋁形狀記憶合金產生馬氏體穩定化的方法，其特征在于抽拉速率以95μm/s-105μm/s為佳。
3.根據權利要求1所述的一種防止銅鋅鋁形狀記憶合金產生馬氏體穩定化的方法，其特征在于熔體過熱溫度以1365℃-1375℃為佳。
4.根據權利要求1所述的一種防止銅鋅鋁形狀記憶合金產生馬氏體穩定化的方法，其特征在于過熱時間以100分鐘～110分鐘為佳。
全文摘要
一種防止銅鋅鋁形狀記憶合金產生馬氏體穩定化的方法，涉及一種形狀記憶合金材料的制備技術領域，采用定向凝固的方法制備銅鋅鋁形狀記憶合金，其特征在于將電解鋁、電解銅和鋅按要求的成分熔配，當合金液溫度達到1230℃－1250℃時，澆注到真空熔煉定向凝固爐的模殼中，然后對熔體進行過熱處理；定向凝固熔體熱處理時，抽拉速率為90μm/s－110μm/s，熔體過熱溫度為1360℃－1380℃，過熱時間為90分鐘～130分鐘。采用本發明制備的銅鋅鋁形狀記憶合金，室溫放置8年后(其溫度波動范圍為0℃～38℃)，馬氏體轉變溫度M
文檔編號B22D27/04GK1869261SQ200610085569
公開日2006年11月29日 申請日期2006年6月23日 優先權日2006年6月23日
發明者司乃潮 申請人:江蘇大學