CN103352190A - 一种制备铜基记忆合金的分级淬火工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备铜基记忆合金材料过程中采用的分级淬火工艺，将熔炼好的铜基记忆合金作为原材料，对其进行固溶分级淬火处理：将合金在850℃保温5min-15min，之后淬入100℃-300℃油浴中保温3min-10min，最后再室温水淬。本发明分级淬火工艺能够保证所制备出的铜基记忆合金马氏体片群趋于平行排列，具有较高有序度，同时回复率能达到90％以上，合金的综合性能较为优越。本工艺能够在原有技术的基础上，实现材料更好的物理性能以及机械性能，也相应地拓宽了材料的使用前景。
Description
技术领域
本发明属于合金制备技术领域，尤其涉及一种制备铜基记忆合金的分级淬火工艺。
背景技术
形状记忆合金自1963年在美国海军兵器研究所问世以来有近三十年之久，由于各国在基础理论研究，材料研制，应用开发中所作的努力，目前在金属材料领域已形成Ni-Ti基，Cu基，Fe基等十几类合金系，而且在陶瓷，高分子材料领域内也取得不少成果，从而形成了“形状记忆材料”的特殊领域。形状记忆材料作为一种新型的功能材料，用途十分广泛，可用于航空航天、机械、电子、建筑，自动控制、人体科学以及生活领域。少数形状记忆合金已实际使用并有一定市场。
过去的三十年，各国学者在金属材料方面对Ni-Ti基形状记忆合金进行了大量研究，并在材料开发应用以及工业生产等方面取得了显著成果。由于该台金的性能优异、应用也最多，而成为形状记忆合金的主流。但因存在原材料价格高，工业生产过程复杂加之材料难加工，生产成本高之特点，所以其价格十分可观，因此，影响了合金应用范围的扩大。这类合金一般适用于要求比较严格的技术及工业中。Cu基形状记忆合金在性能上不如Ni-Ti基合金，但相变温度可调范围和可使用的温度范围在通常情况下要宽于Ni-Ti基合金，生产成本明显低于Ni-Ti基合金，而较适合于对工作条件要求不太严格的、反复使用次数较低的民用产品领域。另外，由于Cu基合金产品价格仅为Ni-Ti基合金的十分之一，这在讲究经济效益的今天来说，不能不是个有吸引力的材料。Fe基合 金的成品价格固然较Cu基合金还低，仅为其二分之一，但相变温度可调范围以及形状回复量却远不如Ni-Ti基和Cu基记忆合金。从经济角度考虑，若限定合金的工作温度范围，则是实际使用中很有吸引力的材料。另一方面，在陶瓷、高分子记忆材料中，理论、材料及应用开发十分活跃，并有大量成果。但从目前的情况来看，尚未脱离研究开发阶段，并未见有工业生产和实际使用。但这类材料对研究材料的机理，以及未来实际使用是有希望、有吸引力的。
目前，铜基记忆合金的热处理一般采用固溶处理，即在高温下保温一段时间(一般在700℃-900℃下保温5min-15min)，随后迅速置于室温水中淬火，所得铜基记忆合金具有一定的形状记忆性能，但是这样制得的合金在微观组织上马氏体片群有序度不高，马氏体较为粗大错乱，合金的形状回复率也不高。综上所述，现有的铜基记忆合金热处理工艺还存在一定的缺陷。
发明内容
本发明的目的是解决传统铜基记忆合金热处理工艺中所存在的不足，提供一种能制备出性能更为优越的铜基记忆合金的分级淬火工艺。
本发明实施例是这样实现的，一种制备铜基记忆合金的分级淬火工艺，该分级淬火工艺包括以下步骤：
加热，将铜基记忆合金在850℃温度下保温5min-15min；
淬火，将加热后的铜基记忆合金迅速放入低温油浴中淬火并等温，在油浴中的淬火温度为100℃-300℃；
冷却，将在油浴中淬火后的铜基记忆合金迅速淬入室温水中冷却；
进一步，所述淬火步骤中，合金在油浴中保温时间为3min-10min。
进一步，该分级淬火工艺具体包括以下步骤：将铜基记忆合金在850℃温度下保温10min，将加热后的铜基记忆合金迅速放入200℃油浴中淬火并保温5min，将在油浴中淬火后的铜基记忆合金迅速淬入水中冷却。
本发明提供的制备铜基记忆合金材料过程中采用的分级淬火工艺能够保证 所制备出的铜基记忆合金马氏体片群趋于平行排列，具有较高有序度，同时回复率能达到90％以上，合金的综合性能较为优越。本工艺能够在原有技术的基础上，实现材料更好的物理性能以及机械性能，也相应地拓宽了材料的使用前景。
附图说明
图1为本发明铜基记忆合金的分级淬火工艺流程图；
图2为本发明铜基记忆合金的分级淬火工艺所得合金的显微组织的效果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明铜基记忆合金的分级淬火工艺流程图，其工艺流程包括以下步骤：
STEP1：加热，将铜基记忆合金在850℃温度下保温5min-15min；
STEP2：淬火，将加热后的铜基记忆合金迅速放入低温油浴中淬火并等温，在油浴中的淬火温度为100℃-300℃；
STEP3：冷却，将在油浴中淬火后的铜基记忆合金迅速淬入室温水中冷却；
其中，所述淬火步骤中，合金在油浴中保温时间为3min-10min。
本发明旨在解决传统铜基记忆合金热处理工艺中所存在的不足，提供一种能制备出性能更为优越的铜基记忆合金的分级淬火工艺。具体的铜基记忆合金分级淬火工艺流程包括以下步骤：
a.加热：将熔炼好的铜基记忆合金放入温度为850℃箱式炉中，保温5min-15min；
b.淬火：将加热后的铜基记忆合金迅速放入低温油浴中淬火并等温，在油浴中的淬火温度为100℃-300℃；
c.冷却：将在油浴中淬火后的铜基记忆合金迅速淬入室温水中冷却；
其中，所述淬火步骤中，合金在油浴中保温时间为3min-10min。
形状记忆效应完全在于可逆的热弹性马氏体。具有这种组织的合金以快淬的方式使其由高温奥氏体相转变为低温马氏体相的过程，在马氏体状态下，将合金塑性变形后加热，当温度超过临界温度(A s)，则发生逆相变，同时形状也开始向塑性变形前的形状复原，这种现象在材料界被称作“形状记忆效应”。双向记忆效应是指可逆热弹性马氏体在因加热完成逆相变时形状发生相应的变化后再次冷却，即向马氏体状态转变，合金的形状又自发地回到马氏体状态的形状。以上冷却、加热过程的循环，自动产生马氏体相变和逆相变，形状也重复变化。发生伪弹性和形状记忆效应的机理十分复杂，据多年来研究结果可简要概括以下几点：
(1)应力诱发马氏体；
(2)马氏体孪晶及其变形，亚结构为孪晶或层错；
(3)母相和马氏体相的有序化。
合金在逆转变过程中的应力一应变行为是非线性的，同时与材料所处的变形温度有关。其变形温度在A f点以上，产生伪弹性的原因是应变诱发马氏体相变所至，所生成的马氏体均按应力方向作定向排列。当应力去除后发生可逆的逆相变，形状出现反方向变形而恢复原状。另外，M f温度以下处于完全的马氏体相状态也能出现伪弹性。但本发明分级淬火工艺能够保证所制备出的铜基记忆合金马氏体片群趋于平行排列，能够保证有较高的有序度，同时回复率也相应提高到90％以上。
实施例1：将铜基记忆合金在850℃温度下保温10min，将加热后的铜基记忆合金迅速放入200℃油浴中淬火并保温5min，将在油浴中淬火后的铜基记忆合金迅速淬入水中冷却。图2为所得合金的显微组织，从图2中可以看出， 经分级淬火处理的合金试样组织主要为马氏体组织，且马氏体片排列趋近平行排列，此时合金形状回复率达到97.7％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种制备铜基记忆合金的分级淬火工艺，其特征在于，该分级淬火工艺包括以下步骤：
加热，将铜基记忆合金在850℃温度下保温5min-15min；
淬火，将加热后的铜基记忆合金迅速放入低温油浴中淬火并等温，在油浴中的淬火温度为100℃-300℃；
冷却，将在油浴中淬火后的铜基记忆合金迅速淬入室温水中冷却。
2.如权利要求1所述的制备铜基记忆合金的分级淬火工艺，其特征在于，所述淬火步骤中，合金在油浴中保温时间为3min-10min。
3.如权利要求1所述的制备铜基记忆合金的分级淬火工艺，其特征在于，该分级淬火工艺具体包括以下步骤：
将铜基记忆合金在850℃温度下保温10min，将加热后的铜基记忆合金迅速放入200℃油浴中淬火并保温5min，将在油浴中淬火后的铜基记忆合金迅速淬入水中冷却。
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- 2013-03-29 CN CN2013101057341A patent/CN103352190A/zh active Pending
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