銅基記憶合金在酸性介質下滾動磨損性能的熱處理方法
【專利摘要】銅基記憶合金在酸性介質下滾動磨損性能的熱處理方法，屬于銅基記憶合金制備【技術領域】，其特征為：將制備出的銅鋅鋁記憶合金先進行退火處理，在850℃保溫24小時后隨爐冷卻，然后切削去除表面的2~3mm的脫鋅層，再將鑄錠在850℃保溫30分鐘后鍛打成φ55×60mm的棒材。然后采取三種熱處理方式，最后在酸性介質條件下進行滾動磨損性能試驗。
【專利說明】銅基記憶合金在酸性介質下滾動磨損性能的熱處理方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于銅基記憶合金制備【技術領域】，特指銅基記憶合金在酸性介質下滾動磨損性能的熱處理方法。
【背景技術】
[0002]超彈性和形狀記憶效應使形狀記憶合金成為一種功能材料，這是一直為人們所接受的。然而把這種材料作為結構材料來對待，這是以往這個領域的人們很少涉及過的。近年來的研究表明形狀記憶合金除具有形狀記憶、偽彈性和高阻尼外，還具有良好的耐磨損性能。形狀記憶合金具有優良的耐磨損性能是由前蘇聯學者AkceAoB于1982年提出的，但當時未引起重視。摩擦磨損是工業和日常生活中常見的現象，也是造成材料和能源損失的重要原因。特別是隨著科技的日益進步，對尺寸精度要求越來越高，當然對材料的耐磨性能要求也越高。CuZnAl形狀記憶合金作為銅基記憶合金中最具有實用價值的合金之一，由于其加工容易，塑性高，記憶性能好，價格低廉，越來越受到人們的重視。但是CuZnAl形狀記憶合金也存在晶粒粗大、馬氏體穩定化等缺陷，嚴重影響了摩擦磨損性能，極大的限制了應用范圍。如何提高銅鋅鋁形狀記憶合金的耐磨性以及開發耐磨性能更好的銅鋅鋁形狀記憶合金材料日益成為材料科學研究的一個發展方向。本發明開發出銅基記憶合金在酸性介質下滾動磨損性能的熱處理方法。
【發明內容】
[0003]本發明提出銅基記憶合金在酸性介質下滾動磨損性能的熱處理方法，其特征為:將制備出的銅鋅鋁記憶合金先進行退火處理，在850°C保溫24小時后隨爐冷卻，然后切削去除表面的2?3mm的脫鋅層，再將鑄錠在850°C保溫30分鐘后鍛打成Φ 55 X 60mm的棒材。然后采取三種方式處理分別是:
1、分級淬火150°C，S卩850°C保溫30分鐘淬入150°C機油中，再保溫30分鐘淬入室溫水中；
2、兩級時效150°C，即850°C保溫30分鐘后淬入室溫機油中，再放入150°C機油中保溫時效30分鐘，最后在50°C水中保溫時效15分鐘；
3、空冷，即850°C保溫30分鐘后從保溫爐中取出，在大氣環境下冷卻。
[0004]采用第二種熱處理方式，可獲得摩擦磨損性能優異的銅鋅鋁形狀記憶合金。
[0005]
【專利附圖】
【附圖說明】
圖1不同預定載荷對銅鋅鋁形狀記憶合金磨損量的影響(PH=2.0，試驗時間6小時)。
[0006]圖2不同預定時間對銅鋅招形狀記憶合金磨損量的影響(PH=2.0,試驗載荷147牛)。
[0007]
【具體實施方式】
實施例1
將制備出的銅鋅鋁記憶合金先進行退火處理，在850°c保溫24小時后隨爐冷卻，然后切削去除表面的2?3mm的脫鋅層，再將鑄錠在850°C保溫30分鐘后鍛打成Φ 55 X 60mm的棒材。最后進行熱處理，采用分級淬火150°C，即850°C保溫30分鐘淬入150°C機油中，再保溫30分鐘淬入室溫水中。然后在棒材上取樣，通過線切割加工出摩擦磨損試樣，摩擦磨損試樣為圓環狀，具體尺寸:外徑Φ50πιπι，內孔Φ16πιπι，環厚度8mm。對磨件尺寸同上，材質為40Cr鋼，硬度50 - 54HRC。滾動磨損是在國產MM-2000型銷盤式試驗機上進行。磨損量以試樣磨損前后的質量差來衡量，稱量采用MAllO電子分析天平,精度為0.0OOlg0酸性介質為自配的稀H2SO4溶液(PH=2.0)，滴速為20滴每分鐘。各試樣開始試驗前，先進行30min的預跑合，跑合完畢后測定原始重量，然后加載至預定的載荷進行預定時間的磨損試驗。滾動磨損試驗結束后，將試樣用丙酮超聲清洗30min，再測定試樣的重量，并計算出試樣的磨損量(磨損失重)。每次測試前試樣和對磨件都要用丙酮清洗，每次測試后下一次測試前要將對磨件用砂紙磨到1200號，防止下一次測試時對磨件的表面粗糙度發生變化。滾動磨損試樣為圓環狀，具體尺寸:外徑Φ50 mm，內孔Φ16 mm，環厚度8mm。對磨件尺寸同上，材質為45#鋼，硬度50 - 54HRC。實驗中，鋼環轉速200r/min，銅環轉速180r/min，相對滑動速度
0.05236m/s。具體滾動磨損性能見圖1和圖2。
[0008]實施例2
將制備出的銅鋅鋁記憶合金先進行退火處理，在850°C保溫24小時后隨爐冷卻，然后切削去除表面的2?3mm的脫鋅層，再將鑄錠在850°C保溫30分鐘后鍛打成Φ55Χ60πιπι的棒材。最后進行熱處理，兩級時效150°C，即850°C保溫30分鐘后淬入室溫機油中，再放入150°C機油中保溫時效30分鐘，最后在50°C水中保溫時效15分鐘。然后在棒材上取樣，通過線切割加工出摩擦磨損試樣,摩擦磨損試樣為圓環狀,具體尺寸:外徑Φ50πιπι，內孔Φ 16mm,環厚度8mm。對磨件尺寸同上,材質為40Cr鋼，硬度50 — 54HRC。滾動磨損是在國產MM-2000型銷盤式試驗機上進行。磨損量以試樣磨損前后的質量差來衡量，稱量采用MAllO電子分析天平，精度為0.0OOlg。酸性介質為自配的稀H2SO4溶液(PH=2.0)，滴速為20滴每分鐘。各試樣開始試驗前，先進行30min的預跑合，跑合完畢后測定原始重量，然后加載至預定的載荷進行預定時間的磨損試驗。滾動磨損試驗結束后，將試樣用丙酮超聲清洗30min，再測定試樣的重量，并計算出試樣的磨損量(磨損失重)。每次測試前試樣和對磨件都要用丙酮清洗，每次測試后下一次測試前要將對磨件用砂紙磨到1200號，防止下一次測試時對磨件的表面粗糙度發生變化。滾動磨損試樣為圓環狀，具體尺寸:外徑Φ50 mm,內孔Φ16 mm，環厚度8mm。對磨件尺寸同上，材質為45#鋼，硬度50 — 54HRC。實驗中，鋼環轉速200r/min,銅環轉速180r/min,相對滑動速度0.05236m/s。具體滾動磨損性能見圖1和圖2。
[0009]實施例3
將制備出的銅鋅鋁記憶合金先進行退火處理，在850°C保溫24小時后隨爐冷卻，然后切削去除表面的2?3mm的脫鋅層，再將鑄錠在850°C保溫30分鐘后鍛打成Φ55Χ60πιπι的棒材。最后進行熱處理，空冷，即850°C保溫30分鐘后從保溫爐中取出，在大氣環境下冷卻。然后在棒材上取樣,通過線切割加工出摩擦磨損試樣,摩擦磨損試樣為圓環狀,具體尺寸:夕卜徑Φ50ι?πι,內孔Φ 16mm,環厚度8mm。對磨件尺寸同上，材質為40Cr鋼，硬度50 —54HRC。滾動磨損是在國產MM-2000型銷盤式試驗機上進行。磨損量以試樣磨損前后的質量差來衡量，稱量采用MAllO電子分析天平，精度為0.0OOlg0酸性介質為自配的稀H2SO4溶液(PH=2.0),滴速為20滴每分鐘。各試樣開始試驗前，先進行30min的預跑合,跑合完畢后測定原始重量，然后加載至預定的載荷進行預定時間的磨損試驗。滾動磨損試驗結束后，將試樣用丙酮超聲清洗30min，再測定試樣的重量，并計算出試樣的磨損量(磨損失重)。每次測試前試樣和對磨件都要用丙酮清洗，每次測試后下一次測試前要將對磨件用砂紙磨到1200號，防止下一次測試時對磨件的表面粗糙度發生變化。滾動磨損試樣為圓環狀，具體尺寸:外徑Φ50 mm,內孔Φ16 mm,環厚度8mm。對磨件尺寸同上，材質為45#鋼，硬度50 —54HRC。實驗中，鋼環轉速200r/min，銅環轉速180r/min，相對滑動速度0.05236m/s。具體滾動磨損性能見圖1和圖2。
【權利要求】
1.銅基記憶合金在酸性介質下滾動磨損性能的熱處理方法，其特征為:將制備出的銅鋅鋁記憶合金先進行退火處理，在850°C保溫24小時后隨爐冷卻，然后切削去除表面的2?3mm的脫鋅層，再將鑄錠在850°C保溫30分鐘后鍛打成Φ55Χ60πιπι的棒材；然后采取三種處理方式:第一、分級淬火150°C，即850°C保溫30分鐘淬入150°C機油中，再保溫30分鐘淬入室溫水中；第二、兩級時效150°C，即850°C保溫30分鐘后淬入室溫機油中，再放入150°C機油中保溫時效30分鐘，最后在50°C水中保溫時效15分鐘；第三、空冷，即850°C保溫30分鐘后從保溫爐中取出，在大氣環境下冷卻。
2.根據權利要求1所述銅基記憶合金在酸性介質下滾動磨損性能的熱處理方法，熱處理可優選兩級時效150°C的方式，此時，酸性介質條件下，銅鋅鋁記憶合金可以呈現出最優的滾動磨損性能。
【文檔編號】C22F1/08GK104342612SQ201310345636
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月9日 優先權日:2013年8月9日
【發明者】齊克堯, 司松海, 李曉薇, 劉光磊, 張志敏 申請人:鎮江憶諾唯記憶合金有限公司