CN104911396B - 一种铜基形状记忆合金及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铜基形状记忆合金及其制备方法和用途，所述合金按质量百分比计包括以下元素：Al 6～13％，Mn 2～12％，Co 0.5～2％，Ga 0～2％，杂质0～0.2％，余量为Cu。所述铜基合金的制备方法包括以下步骤：(1)根据合金成分称取原料并进行真空熔炼，然后在定向凝固冷却系统中进行冷却，制得铸锭；(2)将步骤(1)得到的铸锭进行热机械处理，得到合金A；任选地，进行步骤(3)将得到的合金A进行压延、焊接、抛光和装配处理，制成成品。本发明所述合金具有较高的强度和良好焊接性能，并保持较低的马氏体相变温度，同时其制造工艺简单，成本低，可广泛应用于眼镜、服饰、耳机和手机天线制造领域。
Description
技术领域
本发明属于新材料技术领域，涉及一种铜基合金及其制备方法和用途，尤其涉及一种新型仿金铜基形状记忆合金及其制备方法和用途。
背景技术
随着电脑、手机等电子产品的大量涌现，患近视的人越来越多了，佩戴眼镜的人也越来越多，因此带动了眼镜行业的飞速发展。目前，世界眼镜市场有上千亿美元的市场，其中中国所占市场比例约为8成，主要是生产镜架。因此，要求所使用的材料具有一定的硬度、柔软性、弹性、耐磨性、耐腐蚀性、重量、光泽和色泽等。其实，不仅仅在眼镜行业需要这种类型的材料，在其他很多行业中也会亟需类似材料，比如衣物(如文胸、免烫衣服、高档摁扣)、装饰品或电子领域等。
在过去的几十年中，镍钛合金因其具有良好的力学性能、腐蚀抗力、形状记忆效应、超弹性和阻尼等特性，得到了广泛的应用。但其具有下列不足之处：生产困难，加工工艺繁杂；钛和镍均系战略物资，成本高，其成本为铜合金的5倍；焊接性能很差；作为镜架强度偏软，马氏体相变偏高(0℃左右)，不适于较寒冷地区和冬季使用。同样的，钛及钛合金材料也有相似缺点。
为此，找到一种新型、超弹性好、强度大、耐腐蚀、制造工艺简单和成本低的材料具有重要意义。
专利CN102400008A介绍了一种高性能铜基形状记忆合金材料，其由铜、锌、铝、微量元素及混合溶剂组成。首先将原料在600～700℃下均匀化处理，再保温1小时随炉冷却；所得原料在700～900℃下固溶处理10～20分钟后淬水；再在100～150℃温度下时效20～50分钟；再进行冷轧制处理得到该合金材料。
专利CN103421984A公开了一种超高强CuNiAl系弹性铜合金材料及其制备方法，所述合金化学组分为：Ni 6.50～10.00wt％；Al 1.00～3.00wt％；Si0.80～1.00wt％；Mg 0～0.20wt％；Ce 0～0.15wt％；Zr 0～0.15wt％；余量是Cu和不可避免的杂质。合金制备过程包括：熔铸、热轧、冷轧、固溶处理、冷精轧、和时效处理等步骤。
上述材料中铜、锌和铝使合金出现严重记忆退化，同时Cu-Al-Ni很脆，其马氏体相变温度也较高，不经进一步处理无法满足使用需求。
发明内容
为了满足上述现有技术中材料强度和焊接性能差、马氏体相变温度高、生产困难、加工工艺繁杂和成本高等问题，本发明提出了一种新型仿金铜基形状记忆合金及其制备方法和用途，使其具有较高的强度和良好的焊接性能，并保持较低的马氏体相变温度，同时其制造工艺简单，成本低。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种铜基形状记忆合金，所述合金按质量百分比计包括以下元素：
其中，Al的质量百分比可为6％、6.1％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、12.9％或13等；Mn的质量百分比可为2％、2.1％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、11.9％或12％等；Co的质量百分比可为0.5％、0.51％、0.7％、0.9％、1％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、1.99％或2％等；Ga的质量百分比可为0.01％、0.3％、0.5％、0.7％、0.9％、1％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、1.99％或2％等；杂志的质量百分比可为0、0.01％、0.05％、0.1％、0.15％、0.19％或0.2％等；余量为Cu。
优选地，所述合金按质量百分比计包括以下元素：
其中，所述铜基形状记忆合金具有超弹性，所述超弹性是指处于母相或多种马氏体相状态的形状记忆合金(SMA)在外力作用下产生远大于其弹性极限应变量的应变，卸载后应变可自动恢复的现象。
上述铜基合金呈仿金色。
以上所述Al、Mn、Co和Ga四种元素中，除Co外均能在固态与Cu形成有序的马氏体相变，产生超弹性；Al作为形成超弹性合金的主要元素，Mn能够扩大元素Al在合金中的作用，提高塑性；Ga与Cu在高温下形成β相，能增加合金在磁场作用下的超弹性，Co可以强化Cu从而使合金不产生脆性。
以上所述合金成分是根据下列公式进行设计的：
Ms(K)＝1192-25.2×Al质量百分比-73.2×Mn质量百分比-19×(Co+Ni)质量百分比-10×Ga质量百分比
根据上述公式和要求的合金的使用温度来设计合金的成分。
当所述合金处于高温相时，其强度高、弹性好，而低温相软而塑，因此为了使合金具有高强度同时保持良好的弹性，需要合金始终处于高温相。故需要高温相开始形成点As(马氏体逆转变开始的温度，单位℃)和高温相形成结束点Af(马氏体逆转变终止的温度，单位℃)低于材料的使用温度；其马氏体转变开始的温度Ms(℃)更要低于材料的使用温度。
影响马氏体相变的温度因素有很多，但更主要的是材料的组成，如Al对Ms点的影响很大，当Al含量高于13％时合金太脆，当Al含量低于6％时合金无记忆特性；当Co含量高于2％时，生产成本太高(金属Co的价格约为每公斤600元)，其含量低于0.5％时，其对合金的强韧化作用不大；当Ga含量高于2％时会使合金脆化。
优选地，所述铜基形状记忆合金是通过真空熔炼，然后在冷却系统中进行冷却再经热机械处理制备得到的。
优选地，所述冷却系统为定向凝固冷却激冷系统。
以上所述的铜基形状记忆合金的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)根据合金成分称取原料并进行真空熔炼，然后在冷却系统中进行冷却，制得铸锭；
(2)将步骤(1)得到的铸锭进行热机械处理，得到合金A。
任选地，进行步骤(3)将得到的合金A进行压延、焊接、抛光和装配处理，制成成品，例如对得到的合金A进行冷压变形进一步细化组织，可制成眼镜架等；随后对其进行机加工、银焊和抛光等处理，装配成最终产品。
步骤(1)中根据所述的合金成分称取的原料为含有上述元素的金属或合金，如金属Cu、金属Al、金属Mn、金属Co、金属Ga以及所述金属的合金。
优选地，步骤(1)中所述真空熔炼的真空度为10～20Pa，例如10Pa、10.1Pa、11Pa、12Pa、13Pa、14Pa、15Pa、16Pa、17Pa、18Pa、19Pa、19.9Pa或20Pa。
优选地，所述真空熔炼的温度为1100～1220℃，例如1100℃、1100.1℃、1110℃、1120℃、1130℃、1140℃、1150℃、1170℃、1180℃、1190℃、1200℃、1210℃、1219.9℃或1220℃等。
优选地，所述冷却系统为定向凝固冷却系统，此处所述定向凝固冷却为高强激冷，为创新性高强激冷手段，其使得液态金属凝固时向单一方向发展，得到定向柱状晶体。定向柱状晶体中杂质易排除，结晶紧密，与柱晶垂直方向上强度大。所述高强即为冷却速度很快的激冷手段，高强激冷使制得的合金的超弹性比普通铸造材料的超弹性增加了60～100％，变形率可达5～8％。
经过真空熔炼并在冷却系统中进行冷却得到短而粗的铸锭锭胚，其为定向柱晶组织。
优选地，步骤(2)中所述热机械处理包括：均化处理、形变热处理、定型和超弹性处理，要使制备得到合金具有优异的综合性能，热机械处理是不可或缺的一个步骤。
优选地，所述形变热处理包括延伸处理、轧棒和热拉丝。
优选地，所述均化处理为：将步骤(1)得到的铸锭在830～870℃下保持6～12h，然后进行冷却；所述均化温度可为830℃、831℃、835℃、840℃、845℃、850℃、855℃、860℃、865℃、869℃或870℃等；所述均化处理的保持时间可为6h、6.1h、6.5h、7h、7.5h、8h、8.5h、9h、9.5h、10h、10.5h、11h、11.5h、11.9h或12h等；进一步优选为在850℃下保持6h。
优选地，所述冷却为在＜30℃的水中或空气中冷却。
经过真空熔炼和高强激冷后的合金中一般存在着成分偏析和铸造应力，对其进行均化处理就是要使合金元素进一步扩散均匀，为下一步处理奠定良好的基础。
优选地，所述延伸处理为：将经过均化处理后的铸锭进行延伸处理，形成方形胚，其始轧温度为820～840℃，终止温度为600～620℃；所述始轧温度可为820℃、821℃、823℃、825℃、827℃、830℃、833℃、835℃、837℃、839℃或840℃等，所述终止温度可为600℃、603℃、605℃、607℃、610℃、613℃、615℃、617℃或620℃等；所述延伸处理对铸锭进行纵向变形以使组织得以延伸。
优选地，所述方形胚的截面边长为20～30mm，例如20mm、20.1mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm、26mm、27mm、28mm、29mm、29.9mm或30mm等。
优选地，所述轧棒为：将经延伸处理后的方形胚在820～840℃下热轧成棒材，然后进行冷却；所述热轧温度可为820℃、821℃、823℃、825℃、827℃、830℃、833℃、835℃、837℃、839℃或840℃等。
优选地，所述冷却为在空气中冷却。
优选地，所述棒材的直径为4～8mm，例如4mm、4.1mm、4.3mm、4.5mm、4.7mm、5mm、5.3mm、5.5mm、5.7mm、6mm、6.2mm、6.3mm、6.4mm、6.5mm、6.6mm、6.7mm、6.8mm、6.9mm、7.0mm、7.1mm、7.2mm、7.3mm、7.4mm、7.5mm、7.6mm、7.8mm、7.9mm或7mm等，进一步优选为6～8mm。
优选地，所述棒材的终锻温度为580～620℃，例如580℃、581℃、585℃、590℃、595℃、560℃、565℃、570℃、575℃、580℃、585℃、590℃、595℃、600℃、605℃、610℃、615℃、619℃或620℃等，进一步优选为600℃。若终锻温度过高，那么停锻后，锻件内部晶粒会继续长大，形成粗晶组织，影响锻件的性能。
经过轧棒得到的棒材具有定向细晶组织，定向细晶组织由于没有垂直于应变方向的晶界缺陷，应变易于协调，可以使合金具有更大的超弹性。
优选地，所述热拉丝为：将轧棒得到的棒材在600～650℃下热拉伸成线材，然后冷却，其中热拉伸的温度可为600℃、600.1℃、605℃、610℃、615℃、620℃、625℃、630℃、635℃、640℃、645℃、649.9℃或650℃等。
优选地，所述线材的直径为1.5～4mm，例如1.5mm、1.51mm、1.7mm、2mm、2.3mm、2.5mm、2.7mm、3mm、3.3mm、3.5mm、3.7mm、3.99mm或4mm等。
优选地，所述热拉丝采用钨钢拉丝模、人造金刚石模或天然金刚石模中任意一种。
优选地，所述热拉丝的直径减少量为0.05～2mm，例如0.05mm、0.051mm、0.1mm、0.3mm、0.5mm、0.7mm、1mm、1.3mm、1.5mm、1.7mm、1.99mm或2mm等。
优选地，所述热拉丝的拉伸速度为50～300mm/min，例如50mm/min、50.1mm/min、55mm/min、60mm/min、70mm/min、80mm/min、90mm/min、100mm/min、130mm/min、150mm/min、170mm/min、200mm/min、230mm/min、250mm/min、270mm/min、299.9mm/min或300mm/min等。
优选地，所述热拉丝中使用的润滑剂为机油、石墨烯或二硫化钼粉中任意一种或至少两种的组合，其中机油为经过稀释的机油，所述组合典型但非限制性实例有：机油和石墨烯的组合，机油、石墨烯和二硫化钼粉的组合等。
优选地，所述热拉丝中冷却是在空气中冷却。
以上所述的延伸处理、轧棒和热拉丝等形变热处理是为了增加韧性而进行的，其主要通过延伸、轧棒和热拉丝来使合金的组织结构发生向有利于增加韧性的方向转变。
优选地，所述定型为：将热拉丝得到的线材加热到800～840℃，然后进行冷却，得到定型材料，其中定型温度可为800℃、800.1℃、805℃、810℃、815℃、820℃、825℃、830℃、835℃、839.9℃或840℃等，其可进一步优选为800～820℃。
优选地，将热拉丝得到的线材在电阻炉内加热到800～840℃。
优选地，将热拉丝得到的线材加热到800～840℃并保温。
优选地，所述保温时间为每1mm产品有效厚度保持60～180s，例如60s、60.1s、65s、70s、80s、90s、100s、110s、120s、130s、140s、150s、160s、170s、179.9s或180s等。
优选地，所述定型中冷却为水冷。
优选地，所述水冷的冷却水温度≤30℃，例如30℃、29.9℃、27℃、25℃、23℃、20℃、17℃、15℃、13℃、10℃、7℃、5℃、3℃、0.01℃或0℃等。
优选地，所述超弹性处理为：将定型得到的定型材料在100～150℃保温10～20min，然后在240～260℃下保温20～30min；其中将定型得到的定型材料在100～150℃保温是对材料进行去空位处理，其处理温度可为100℃、100.1℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、149.9℃或150℃等，保温时间可为10min、11min、12min、13min、14min、15min、16min、17min、18min、19min或20min等；在240～260℃下保温20～30min属于超弹性处理，其处理温度可为240℃、240.9℃、243℃、245℃、247℃、250℃、253℃、255℃、257℃、259.9℃或260℃等，保温时间可为20min、20.1min、21min、22min、23min、24min、25min、26min、27min、28min、29min、29.9min或30min等。
所述超弹性处理可从原有相中析出弥散相，造成钉扎作用，使弹性强度增加，产生更大超弹变形。
对经超弹性处理后的合金进行超弹性测试，所述材料的最大形变量≥3％，即为合格。
以上所述铜基形状记忆合金的用途，其应用于眼镜、服饰、耳机和手机制造等领域。
与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：
(1)本申请中所述材料中的Al、Mn和Ga与Cu构成有序马氏体类相变，其马氏体相变温度可以达到-60℃甚至更低，即使在及其寒冷的条件下仍可以保持良好的弹性。
(2)本申请对经过真空熔炼后的合金进行定向凝固冷却处理，使得制备的合金材料的超弹性变形相对普通铸造材料增加了60～100％，形变量达到5～8％。
(3)通过一系列的热机械处理，使得合金材料具有优异的综合性能，同时本申请所述工艺简单、成本低，制得的合金易加工，焊接性能优异，并且由于含有较多的Al，可以在合金表面形成保护膜，使其不易被腐蚀变色，可以保持优良的色泽。
附图说明
图1是本发明所述工艺过程流程图；
图2是本发明中所述定向凝固冷却系统的装置示意图；
图3是本发明中实施例1中所述方法制备得到的材料的形变示意图；
其中，1-浇冒系统，2-精铸壳和隔热层，3-干冰气入口，4-干冰气出口，5-铜模，6-工件。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本发明所述的实施例采用如图1所示的工艺流程来制备合金，采用如图2所示的装置进行定向凝固冷却处理，本领域技术人员应该明了，本发明并不限于实施例中所列举的例子，根据本发明提供的仿金铜基形状记忆合金及其制备方法和用途，其可广泛应用于眼镜、服饰、耳机和手机天线制造等领域。
实施例1：仿金铜基形状记忆合金的制备
(1)设计合金成分
考虑到产品可在世界各高寒地区都可使用，假设材料的马氏体转变开始的温度Ms(℃)为-50℃。根据临界点参考统计公式：
Ms(K)＝1192-25.2×Al质量百分比-73.2×Mn质量百分比-19×(Co+Ni)质量百分比-10×Ga质量百分比
得到合金各组分的质量百分比为：Al为9.2％，Mn为10％，Co为0.6％，Ga为0.5％，然后带入公式得到Ms(K)＝-216.8K，换算得到Ms(℃)＝-51.2℃，满足设计要求。
所制备材料实测As(℃)＝-34℃，Af(℃)＝-20℃，Ms(℃)＝-49℃。
(2)根据设计出的合金成分将金属Cu、金属Al、金属Mn、金属Co和金属Ga加入真空熔炼炉在15Pa真空度1180℃下熔炼，熔炼保温后直接在如图2所示的高强定向凝固设备中浇注成直径为250×100mm的短粗铸锭，其组织为柱状晶结构。
(3)热机械处理：将步骤(2)得到的短粗铸锭在850℃下均化6小时然后进行水冷，均匀合金成分；均化后的铸锭经切除外皮、打磨去缺陷后，在始轧温度为830℃，终止温度为610℃的条件下锻造延伸，锻造成20×20mm的方形胚，长度为2m；方形胚经表面打磨，去缺陷后再120轧机上，按方-椭圆-圆程序加入到820℃进行轧制，一次性轧成直径为4～6mm的成捆圆盘，然后空冷，所得圆盘棒材的终锻温度为600℃；圆盘棒材在加热到630℃并热透时，在钨钢模中热态连续拉丝，每次直径减少量为0.2～0.1mm，拉伸速度为150mm/min，加入的润滑剂为石墨烯，拉成直径为2～2.5mm的成捆线材，然后进行空气冷却；直径为2～2.5mm的成捆线材在电阻炉内加热到810℃下，保温时间为1mm产品有效厚度为100s，随即在30℃以下的水中冷却定型；定型后的材料在130℃下保温15min进行空位处理，然后在250℃下保温30min进行超弹处理得到200m长直径为2mm的丝状材料。
所得材料中所含元素的质量百分比为：Al 9％，Mn 10％，Co 0.6％，Ga0.5％，杂质不足0.2％，余量为Cu。
将所得材料从平直弯成半径为20mm的圆弧(如图3所示)，去掉外力后能弹回原来的平直状态，根据公式t/2R(其中t为丝状材料的直径，R为圆弧的弯曲半径)计算超弹变形量t/2R＝2/40＝0.05＝5％，其符合质量要求。
实施例2：仿金铜基形状记忆合金的制备
(1)设计合金成分
根据临界点参考统计公式：
Ms(K)＝1192-25.2×Al质量百分比-73.2×Mn质量百分比-19×(Co+Ni)质量百分比-10×Ga质量百分比
得到合金各组分的质量百分比为：Al为13％，Mn为12％，Co为2％，Ga为2％，然后带入公式得到Ms(K)进行检验。
(2)根据设计出的合金成分将金属Cu、金属Al、金属Mn、金属Co和金属Ga加入真空熔炼炉在20Pa真空度1100℃下熔炼，熔炼保温后直接在如图2所示的高强定向凝固设备中浇注成短粗铸锭，其组织为柱状晶结构。
(3)热机械处理：将步骤(2)得到的短粗铸锭在870℃下均化8小时然后进行水冷，均匀合金成分；均化后的铸锭经切除外皮、打磨去缺陷后，在始轧温度为840℃，终止温度为620℃的条件下锻造延伸，锻造成25×25mm的方形胚，长度为2m；方形胚经表面打磨，去缺陷后再120轧机上，按方-椭圆-圆程序加入到830℃进行轧制，一次性轧成直径为6～8mm的成捆圆盘，然后空冷，所得圆盘棒材的终锻温度为620℃；圆盘棒材在加热到650℃并热透时，在钨钢模中热态连续拉丝，每次直径减少量为0.05～0.1mm，拉伸速度为300mm/min，加入的润滑剂为稀机油，拉成直径为3.5～4mm的成捆线材，然后进行空气冷却；直径为3.5～4mm的成捆线材在电阻炉内加热到820℃下，保温时间为1mm产品有效厚度为180s，随即在30℃以下的水中冷却定型；定型后的材料在150℃下保温10min进行空位处理，然后在260℃下保温25min进行超弹处理得到200m长直径为2.5mm的丝状材料。
所得材料中所含元素的质量百分比为：Al 13％，Mn 12％，Co 2％，Ga2％，杂质不足0.2％，余量为Cu。
将所得材料从平直弯成半径为21mm的圆弧(如图3所示)，去掉外力后能弹回原来的平直状态，根据公式t/2R(其中t为丝状材料的直径，R为圆弧的弯曲半径)计算超弹变形量t/2R＝2/42＝0.06＝6％，其符合质量要求。
实施例3：仿金铜基形状记忆合金的制备
除步骤(1)中设计合金各组分的质量百分比为：Al为6.2％，Mn为2.4％，Co为0.52％。
步骤(2)中真空熔炼炉在10Pa真空度1220℃下熔炼。
步骤(3)中将步骤(2)得到的短粗铸锭在830℃下均化12小时然后进行水冷，均匀合金成分；在始轧温度为820℃，终止温度为600℃的条件下锻造延伸，锻造成30×30mm的方形胚；按方-椭圆-圆程序加入到840℃进行轧制，一次性轧成直径为5～7mm的成捆圆盘，所得圆盘棒材的终锻温度为580℃；圆盘棒材的拉丝在人造金刚石模中，温度为600℃，每次直径减少量为1.8～2mm，拉伸速度为50mm/min，拉成直径为1.5～2mm的成捆线材；定型温度为800℃，保温时间为为1mm产品有效厚度为60s，空位处理为在100℃下保温20min，超弹处理为在240℃下保温20min外，其他步骤均与实施例1中相同。
最后得到200m长直径为3mm的丝状材料。
所得材料中所含元素的质量百分比为：Al 6％，Mn 2％，Co 0.5％，杂质不足0.2％，余量为Cu。
将所得材料从平直弯成半径为18.75mm的圆弧(如图3所示)，去掉外力后能弹回原来的平直状态，根据公式t/2R(其中t为丝状材料的直径，R为圆弧的弯曲半径)计算超弹变形量t/2R＝3/37.5＝0.08＝8％，其符合质量要求。
实施例4：仿金铜基形状记忆合金的制备
除步骤(3)中定型时的定型温度为840℃外，其他步骤均与实例1中相同。
最后得到200m长直径为2mm的丝状材料，计算所得材料的超弹变形量为5％，其符合质量要求。
实施例5：仿金铜基形状记忆合金的制备
除步骤(2)中熔炼保温后采用常规的冷却系统进行冷却外，其他步骤均与实施例1中相同。
最后得到200m长直径为2mm的丝状材料，计算所得材料的超弹变形量为5％，其符合质量要求。
对比例1：除步骤(2)中熔炼保温后不用冷却系统进行冷却而采用自然冷却外，其他步骤均与实施例1中相同，计算最后得到的材料超弹变形量仅为2.7％，不符合质量要求。
对比例2：除不添加金属Co，其他步骤均与实施例1中相同，最后得到200m长直径为2mm的丝状材料，材料的超弹性变形为3％。
对比例3：除不添加金属Ga，其他步骤均与实施例1中相同，最后得到200m长直径为2mm的丝状材料，材料的超弹性变形为4％。
综合上述实施例1-5和对比例1-3中所述材料的性能，可以看出本发明所述材料中的Al、Mn和Ga与Cu构成有序马氏体类相变，其马氏体相变温度可以达到-60℃甚至更低，即使在及其寒冷的条件下仍可以保持良好的弹性；通过对经过真空熔炼后的合金进行定向凝固冷却，使得制备的合金材料的超弹性变形为，相对普通铸造材料增加了60～100％，形变量达到5～8％；通过一系列的热机械处理，使得合金材料具有优异的综合性能；同时，本申请所述工艺简单、成本低，制得的合金易加工，焊接性能优异，并且由于含有较多的Al，可以在合金表面形成保护膜，使其不易被腐蚀变色，可以保持优良的色泽，使其被广泛应用于眼镜、服饰、耳机和手机天线制造等领域。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (23)
1.一种铜基形状记忆合金的制备方法，其特征在于，所述合金按质量百分比计包括以下元素：
所述方法包括以下步骤：
(1)根据上述合金成分称取原料并进行真空熔炼，然后在冷却系统中进行冷却，制得铸锭；
(2)将步骤(1)得到的铸锭进行热机械处理，得到合金A；
(3)将得到的合金A进行压延、焊接、抛光和装配处理，制成成品；
所述冷却系统为定向凝固冷却系统；
步骤(2)中所述热机械处理包括：均化处理、形变热处理、定型和超弹性处理；
所述形变热处理包括延伸处理、轧棒和热拉丝；
所述均化处理为：将步骤(1)得到的铸锭在830～870℃下保持6～12h，然后进行冷却；
所述延伸处理为：将经过均化处理后的铸锭进行延伸处理，形成方形胚，其始轧温度为820～840℃，终轧温度为600～620℃；
所述轧棒为：将经延伸处理后的方形胚在820～840℃下热轧成棒材，然后进行冷却；所述轧棒中棒材的终轧温度为580～620℃；
所述热拉丝为：将轧棒得到的棒材在600～650℃下热拉伸成线材，然后冷却；
所述定型为：将热拉丝得到的线材加热到800～840℃，然后进行冷却，得到定型材料；
所述超弹性处理为：将定型得到的定型材料在100～150℃保温10～20min，然后在240～260℃下保温20～30min。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述合金按质量百分比计包括以下元素：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述真空熔炼的真空度为10～20Pa。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述真空熔炼的温度为1100～1220℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述均化处理中将步骤(1)得到的铸锭在850℃下保持6h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述均化处理中所述冷却为在＜30℃的水中或空气中冷却。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述方形胚的截面边长为20～30mm。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述轧棒中所述冷却为在空气中冷却。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述轧棒中棒材的直径为4～8mm。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述轧棒中棒材的直径为6～8mm。
11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述轧棒中棒材的终轧温度为600℃。
12.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述线材的直径为1.5～4mm。
13.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热拉丝采用钨钢拉丝模、人造金刚石模或天然金刚石模中任意一种。
14.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热拉丝的直径减少量为0.05～2mm。
15.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热拉丝的拉伸速度为50～300mm/min。
16.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热拉丝中使用的润滑剂为机油、石墨烯或二硫化钼粉中任意一种或至少两种的组合。
17.据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热拉丝中冷却是在空气中冷却。
18.据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述定型中将热拉丝得到的线材加热到800～820℃。
19.据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述定型中将热拉丝得到的线材在电阻炉内加热到800～840℃。
20.权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述定型中将热拉丝得到的线材加热到800～840℃并保温。
21.权利要求20所述的制备方法，其特征在于，所述保温时间为每1mm产品有效厚度保持60～180s。
22.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述定型中冷却为水冷。
23.根据权利要求22所述的制备方法，其特征在于，所述水冷的冷却水温度≤30℃。
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| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20171025 Address after: 400056 Chongqing Banan District South Spring Street Golden Village Fifth clubs Applicant after: CHONGQING LONGQUAN AUTO PARTS CO., LTD. Address before: Huishan District of Jiangsu city in Wuxi province 214181 Qian Yang Jia Wei Cun Zhou Jie Dao Wuxi Yuanchuang Machinery Technology Co. Ltd. Applicant before: Wuxi Taiyuan Machinery Co., Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20190612 Address after: 325006 No. 51 Jinda Road, Qianhua Industrial Zone, Ouhai New Bridge, Wenzhou City, Zhejiang Province Patentee after: Ouhai Glasses Co., Ltd. Address before: 400056 Chongqing Banan District South Spring Street fifth ancient village Patentee before: CHONGQING LONGQUAN AUTO PARTS CO., LTD. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20191113 Address after: 325000 No.17, Houjing Middle Road, Yangyi street, Lucheng District, Wenzhou City, Zhejiang Province Patentee after: Wen Shengjie Address before: 325006 No. 51 Jinda Road, Qianhua Industrial Zone, Ouhai New Bridge, Wenzhou City, Zhejiang Province Patentee before: Ouhai Glasses Co., Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200508 Address after: 325000 JINDA Road 51, Qian Hua Industrial Zone, Xinqiao, Ouhai, Wenzhou, Zhejiang Patentee after: WENZHOU OUHAI GLASSES Co.,Ltd. Address before: 325000 No.17, Houjing Middle Road, Yangyi street, Lucheng District, Wenzhou City, Zhejiang Province Patentee before: Wen Shengjie |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20171114 Termination date: 20210512 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |