一種提高銅鋅鋁記憶合金摩擦磨損性能的工藝方法
【專利摘要】一種提高銅鋅鋁記憶合金摩擦磨損性能的工藝方法，屬于記憶合金制備【技術領域】，其特征為：以Zn24.5～26wt%、Al3.5～4.5wt%、余為銅為原料，稱重后在中頻感應熔煉爐中熔煉。熔煉工藝為：加入電解銅、鋅錠、鋁錠，待材料全部熔化后，升溫至1240℃～1260℃時采用沖入法加入復合稀土變質劑。復合稀土變質劑加入量為0.2wt%～1.2wt%。然后澆注成直徑為φ80×150mm的鑄錠，并進行退火處理及熱處理。通過線切割加工出摩擦磨損試樣，具體尺寸：外徑Φ50mm，內孔Φ16mm，環厚度8mm。對磨件尺寸同上，材質為40Cr鋼，硬度50～54HRC。然后進行摩擦磨損試驗。
【專利說明】一種提高銅鋅鋁記憶合金摩擦磨損性能的工藝方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于記憶合金制備【技術領域】，特指一種提高銅鋅鋁記憶合金摩擦磨損性能的工藝方法。
【背景技術】
[0002]超彈性和形狀記憶效應使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。對記憶合金磨損性能的研究，國外主要集中在NiTi基合金上，對銅基記憶合金磨損性能的研究鮮有報道。國內對這方面的報道不多，且不同的學者對記憶合金的耐磨機理有不同的見解。銅鋅鋁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。但是如何提高銅鋅鋁記憶合金的摩擦磨損性能，是目前研究的熱點。本發明開發出一種提高銅鋅鋁記憶合金摩擦磨損性能的工藝方法。通過變質處理、熱處理以及后續鍛打等一系列工藝手段，顯著提高了銅鋅鋁記憶合金摩擦磨損性能。
【發明內容】
[0003]本發明開發出一種提高銅鋅鋁記憶合金摩擦磨損性能的工藝方法，其特征為:以Zn24.5?26wt%、A13.5?4.5wt%、余為銅為原料，稱重后在中頻感應熔煉爐中熔煉。熔煉工藝為:加入電解銅、鋅錠、鋁錠，待材料全部熔化后，升溫至1240°C?1260°C時采用沖入法加入復合稀土變質劑。復合稀土變質劑成分為:Y 10?15wt%、La 10?15 wt%>Ce 8?12wt% >Tb 8 ?12wt%、Nd 4 ?8wt%、Ni 4 ?8wt%、Pr 3 ?6wt %、Sc+Eu+Gd+Ho+Er+Tm+Lu為10?20wt%，Ti 2?5wt%，B 2?5wt%，余為銅。復合稀土變質劑加入量為0.2wt %?
1.2wt %。然后澆注成直徑為Φ 80X 150mm的鑄錠。退火處理是加熱到850°C保溫24小時后隨爐冷卻，然后車削去除表面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，其具體工藝為:分級淬火100°C，即850°C保溫30分鐘淬入100°C機油中，再保溫30分鐘淬入室溫水中。
[0004]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Φ50 mm,內孔Φ 16 mm,環厚度8mm。對磨件尺寸同上，材質為40Cr鋼，硬度50?54HRC。摩擦磨損是在國產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。摩擦磨損類型為油潤滑摩擦磨損，所用潤滑油為32#機油，滴油速度為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。摩擦磨損試驗結束后，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。實驗中，45Cr鋼環轉速200r/min，銅鋅鋁記憶合金環轉速180r/min，相對滑動速度0.05236m/s。
[0005]
【專利附圖】
【附圖說明】
圖1不同預定載荷對銅鋅鋁記憶合金磨損量的影響(試驗時間4小時)；
圖2不同預定時間對銅鋅鋁記憶合金磨損量的影響(試驗載荷392N)。
[0006]【具體實施方式】實施例1
以Zn24.5wt%、A14wt%、余為銅為原料，稱重后在中頻感應熔煉爐中熔煉。熔煉工藝為:加入電解銅、鋅錠、鋁錠，待材料全部熔化后，升溫至1240°C?1260°C時采用沖入法加入復合稀土變質劑。復合稀土變質劑加入量為0.8wt%。然后澆注成直徑為Φ80Χ 150mm的鑄錠。退火處理是加熱到850°C保溫24小時后隨爐冷卻，然后車削去除表面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，其具體工藝為:分級淬火100°C，即850°C保溫30分鐘淬入100°C機油中，再保溫30分鐘淬入室溫水中。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Φ50 mm,內孔Φ16 mm,環厚度8mm。對磨件尺寸同上，材質為40Cr鋼，硬度50?54HRC。摩擦磨損是在國產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摩擦磨損類型為油潤滑摩擦磨損，所用潤滑油為32#機油，滴油速度為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。摩擦磨損試驗結束后，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。實驗中，鋼環轉速200r/min,銅環轉速180r/min,相對滑動速度0.05236m/s。標記為I號試樣，摩擦磨損性能見圖1和圖2。
[0007]實施例2
以Zn25.2wt%、A13.5wt %、余為銅為原料，稱重后在中頻感應熔煉爐中熔煉。熔煉工藝為:加入電解銅、鋅錠、鋁錠，待材料全部熔化后，升溫至1240°C?1260°C時采用沖入法加入復合稀土變質劑。復合稀土變質劑加入量為0.6wt%。然后澆注成直徑為Φ80Χ150πιπι的鑄錠。退火處理是加熱到850°C保溫24小時后隨爐冷卻，然后車削去除表面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，其具體工藝為:分級淬火100°C，即850°C保溫30分鐘淬入100°C機油中，再保溫30分鐘淬入室溫水中。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Φ50 mm,內孔Φ 16 mm,環厚度8mm。對磨件尺寸同上，材質為40Cr鋼，硬度50?54HRC。摩擦磨損是在國產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。摩擦磨損類型為油潤滑摩擦磨損，所用潤滑油為32#機油，滴油速度為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。摩擦磨損試驗結束后，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。實驗中，鋼環轉速200r/min，銅環轉速180r/min，相對滑動速度0.05236m/s。標記為2號試樣，摩擦磨損性能見圖1和圖2。由此看出，此時摩擦磨損性能最好。
[0008] 實施例3
以Zn26wt%、A14wt%、余為銅為原料，稱重后在中頻感應熔煉爐中熔煉。熔煉工藝為:力口入電解銅、鋅錠、鋁錠，待材料全部熔化后，升溫至1240°C?1260°C時采用沖入法加入復合稀土變質劑。復合稀土變質劑加入量為1.0wt%。然后澆注成直徑為Φ80Χ150πιπι的鑄錠。退火處理是加熱到850°C保溫24小時后隨爐冷卻，然后車削去除表面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，其具體工藝為:分級淬火100°C，S卩850°C保溫30分鐘淬入100°C機油中，再保溫30分鐘淬入室溫水中。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Φ 50 mm,內孔Φ16 mm,環厚度8mm。對磨件尺寸同上，材質為40Cr鋼，硬度50?54HRC。摩擦磨損是在國產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摩擦磨損類型為油潤滑摩擦磨損，所用潤滑油為32#機油，滴油速度為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。摩擦磨損試驗結束后，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。實驗中，鋼環轉速200r/min,銅環轉速180r/min,相對滑動速度0.05236m/s。標記為3號試樣,摩擦磨損性能見圖1和圖2。
【權利要求】
1.一種提高銅鋅鋁記憶合金摩擦磨損性能的工藝方法，其特征為:以Zn24.5?26wt%、A13.5?4.5wt%、余為銅為原料，稱重后在中頻感應熔煉爐中熔煉；熔煉工藝為:加入電解銅、鋅錠、鋁錠，待材料全部熔化后，升溫至1240°C?1260°C時采用沖入法加入復合稀土變質劑，復合稀土變質劑加入量為0.2wt%? 1.2wt%;然后澆注成直徑為Φ 80 X 150mm的鑄錠；退火處理是加熱到850°C保溫24小時后隨爐冷卻，然后車削去除表面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，其具體工藝為:分級淬火100°C，S卩850°C保溫30分鐘淬入100°C機油中，再保溫30分鐘淬入室溫水中；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Φ50 mm,內孔Φ16 mm,環厚度8mm,對磨件尺寸同上，材質為40Cr鋼，硬度50?54HRC ;摩擦磨損是在國產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 ;摩擦磨損類型為油潤滑摩擦磨損，所用潤滑油為32#機油，滴油速度為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；摩擦磨損試驗結束后，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；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；實驗中，45Cr鋼環轉速200r/min,銅鋅招記憶合金環轉速180r/min,相對滑動速度0.05236m/s。
2.根據權利要求1所述一種提高銅鋅鋁記憶合金摩擦磨損性能的工藝方法，以.25.2wt%、A13.5wt %、余為銅為原料，復合稀土變質劑加入量為0.8%時，熱處理工藝為:分級淬火100°C，即850°C保溫30分鐘淬入100°C機油中，再保溫30分鐘淬入室溫水中；制備出的銅鋅鋁記憶合金的摩擦磨損性能最優。
【文檔編號】C22F1/00GK104342607SQ201310346974
【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】司松海, 李曉薇, 劉光磊, 楊嵩, 陸松華 申請人:鎮江憶諾唯記憶合金有限公司