CN111893344A - 一种铝青铜记忆合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝青铜记忆合金；包括有以下重量百分比金属元素成分：锌10‑20%，铝14‑22%，辅助金属2‑8%，复合稀土添加剂0.4‑1.0%，余量为铜；还包括有一种铝青铜记忆合金的制备方法，S1、粉碎原料金属；S2、热熔金属粉末；S3、保温电磁感应炉；S4、铸锭成型；S5、淬火锻造；本发明在铝青铜记忆合金中添加有辅助金属，使得铝青铜记忆合金能够保持光泽和增大防腐蚀性，对金属进行粉碎，使得金属颗粒直径较小，使得金属能够快速的融化和混合，在金属铸锭过后对铸锭进行锻造和淬火，提高金属铸锭的强度和加强金属铸锭内部的结构紧密性。

Description

一种铝青铜记忆合金及其制备方法
技术领域
本发明属于铝青铜记忆合金技术领域，具体涉及一种铝青铜记忆合金及其制备方法。
背景技术
铝青铜是以铝为主要合金元素的铜基合金，是含有铁、锰元素的铝青铜，属于高强度耐热青铜，铝青铜具有许多优良的性能。铝青铜具有很高的强度、硬度和耐磨性，常用来制造齿轮坯料、螺纹等零件。铝青铜具有很好的抗蚀性，因此可用来制造耐腐蚀零件，如螺旋桨、阀门等。铝青铜在冲击作用下不会产生火花，可用来制造无火花工具材料。具有优良的导热系数和稳定的刚度，作为模具材料在拉伸、压延不锈钢板式换热器时不会产生粘模、划伤工件等优点，已成为一种新型模具材料。铝青铜具有形状记忆效应，已经作为形状记忆合金得到发展，记忆金属，在一定温度范围下发生塑性形变后，在另一温度范围又能恢复原来宏观形状的特殊金属材料，然而市面上各种的铝青铜记忆合金仍存在各种各样的问题。
如授权公告号为CN102732744A所公开的一种提高CuZnAl记忆合金记忆性能的方法，其虽然实现了提高记忆合金以及性能，但是并未解决现有中存在的铝青铜记忆合金在熔融的时候混合不均匀，并且不能够使得铝青铜记忆合金保持光泽和防腐蚀性，并且不能够保持铝青铜记忆合金的内部结构紧密等的问题，为此我们提出一种铝青铜记忆合金及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝青铜记忆合金及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铝青铜记忆合金，包括有以下重量百分比金属元素成分：锌10-20%，铝14-22%，辅助金属2-8%，复合稀土添加剂0.4-1.0%，余量为铜。
优选的，所述特种复合稀土变质剂重量百分比为0.8%-1.4%，其中：Y为特种复合稀土变质剂重量的40-55％、La为特种复合稀土变质剂重量的4-16％、Nb为特种复合稀土变质剂重量的1-7％、Ce为特种复合稀土变质剂重量的2-15％、V为特种复合稀土变质剂重量的2-18％、Eu+Zr +Pr + Tb +Ti+ Er+B + Ho +Lu为特种复合稀土变质剂重量的9-24%。
优选的，所述辅助金属包括有金属锰10-12%、钛20-30%、铬22-28%和锡20-30%。
一种铝青铜记忆合金的制备方法，制备步骤如下：
S1、粉碎原料金属：将原料金属通过粉碎箱进行粉碎，然后分别称取金属粉碎的重量百分比，锌10%-20%，铝14%-22%，辅助金属2%-8%，然后对金属粉末通过搅拌机进行混合；
S2、热熔金属粉末：将S1中的金属粉末放入到电磁感应电炉中，然后启动电磁感应炉，并且使得电磁感应炉的运行温度保持在1500-1600℃，并且运行20-40min，使得电磁感应炉中的金属粉末能够融化混合；
S3、保温电磁感应炉：在融化金属后将特种复合稀土变质剂添加进入到电池感应炉进行融化混合，然后使得电磁感应炉保持温度在800-1000℃，时长4-6h；
S4、铸锭成型：将保温过后的金属溶液注入到石墨槽中，进行铸锭，浇注成直径为φ100×180mm的铸锭；
S5、淬火锻造：将S4中的铸锭进行加热到600-800℃，然后进行对加热后的铸锭进行锻造，再进行低温急速的淬火。
优选的，所述锌、铝和铜在进行融化之前先通过金属粉碎机将锌、铝和铜金属块进行粉碎处理。
优选的，所述锌、铝和铜粉末的直径大小保持在1mm-10mm之间，且锌、铝和铜金属粉末在进行热熔之前先通过搅拌机进行搅拌混合。
优选的，所述搅拌机的转速保持在1000-1500r/min，并且搅拌时长为10-20min。
优选的，所述S5中的锻造的压力为600MPa，保压2min的条件下金属铸锭没有裂纹，形成表面质量最优的圆柱压坯。
优选的，所述S5中的淬火采用三级时效处理，可优选为：160℃油中保温40分钟、100℃水中保温30分钟、60℃水中保温20分钟。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在铝青铜记忆合金的原料中添加有辅助金属，可以使得铝青铜记忆合金能够保持光泽，并且能够提高铝青铜记忆合金的防腐蚀性，以及在对金属进行热熔的时候，先将金属进行粉碎，使得金属颗粒直径较小，使得金属能够快速的融化和混合，在金属铸锭过后对铸锭进行锻造和淬火，提高金属铸锭的强度和加强金属铸锭内部的结构紧密性。
附图说明
图1为本发明的制备步骤结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
实时例一：
一种铝青铜记忆合金，包括有以下重量百分比金属元素成分：锌20%，铝22%，辅助金属8%，复合稀土添加剂1.0%，余量为铜。
为了提高铝青铜记忆合金能够实现记忆性，本实施例中，优选的，所述特种复合稀土变质剂重量百分比为1.4%，其中：Y为特种复合稀土变质剂重量的55％、La为特种复合稀土变质剂重量的16％、Nb为特种复合稀土变质剂重量的7％、Ce为特种复合稀土变质剂重量的15％、V为特种复合稀土变质剂重量的18％、Eu+Zr +Pr + Tb +Ti+ Er+B + Ho +Lu为特种复合稀土变质剂重量的24%。
为了使得铝青铜记忆合金能够保持表面光泽和防腐蚀性，本实施例中，优选的，所述辅助金属包括有金属锰12%、钛30%、铬28%和锡30%。
一种铝青铜记忆合金的制备方法，制备步骤如下：
S1、粉碎原料金属：将原料金属通过粉碎箱进行粉碎，然后分别称取金属粉碎的重量百分比，锌20%，铝22%，辅助金属8%，然后对金属粉末通过搅拌机进行混合；
S2、热熔金属粉末：将S1中的金属粉末放入到电磁感应电炉中，然后启动电磁感应炉，并且使得电磁感应炉的运行温度保持在1600℃，并且运行20min，使得电磁感应炉中的金属粉末能够融化混合；
S3、保温电磁感应炉：在融化金属后将特种复合稀土变质剂添加进入到电池感应炉进行融化混合，然后使得电磁感应炉保持温度在1000℃，时长4h；
S4、铸锭成型：将保温过后的金属溶液注入到石墨槽中，进行铸锭，浇注成直径为φ100×180mm的铸锭；
S5、淬火锻造：将S4中的铸锭进行加热到800℃，然后进行对加热后的铸锭进行锻造，再进行低温急速的淬火。
为了使得金属能够快速的进行热熔，并且使得金属能够快速的混合，本实施例中，优选的，所述锌、铝和铜在进行融化之前先通过金属粉碎机将锌、铝和铜金属块进行粉碎处理，所述锌、铝和铜粉末的直径大小保持在10mm之间，且锌、铝和铜金属粉末在进行热熔之前先通过搅拌机进行搅拌混合。
为了使得金属粉末能够快速的混合在一起，本实施例中，优选的，所述搅拌机的转速保持在1500r/min，并且搅拌时长为10min。
为了实现度铝青铜记忆合金进行锻造，本实施例中，优选的，所述S5中的锻造的压力为600MPa，保压2min的条件下金属铸锭没有裂纹，形成表面质量最优的圆柱压坯。
为了使得铝青铜记忆合金能够增大强度，本实施例中，优选的，所述S5中的淬火采用三级时效处理，可优选为：160℃油中保温40分钟、100℃水中保温30分钟、60℃水中保温20分钟。
实时例二：
一种铝青铜记忆合金，包括有以下重量百分比金属元素成分：锌10%，铝14%，辅助金属2%，复合稀土添加剂0.4%，余量为铜。
为了使得金属粉末能够快速的混合在一起，本实施例中，优选的，所述搅拌机的转速保持在1000r/min，并且搅拌时长为20min。
为了提高铝青铜记忆合金能够实现记忆性，本实施例中，优选的，所述特种复合稀土变质剂重量百分比为0.8%，其中：Y为特种复合稀土变质剂重量的40％、La为特种复合稀土变质剂重量的4％、Nb为特种复合稀土变质剂重量的1％、Ce为特种复合稀土变质剂重量的2％、V为特种复合稀土变质剂重量的2％、Eu+Zr +Pr + Tb +Ti+ Er+B + Ho +Lu为特种复合稀土变质剂重量的9%。
为了使得铝青铜记忆合金能够保持表面光泽和防腐蚀性，本实施例中，优选的，所述辅助金属包括有金属锰20%、钛30%、铬20%和锡30%。
一种铝青铜记忆合金的制备方法，制备步骤如下：
S1、粉碎原料金属：将原料金属通过粉碎箱进行粉碎，然后分别称取金属粉碎的重量百分比，锌10%，铝14%，辅助金属2%，然后对金属粉末通过搅拌机进行混合；
S2、热熔金属粉末：将S1中的金属粉末放入到电磁感应电炉中，然后启动电磁感应炉，并且使得电磁感应炉的运行温度保持在1500℃，并且运行40min，使得电磁感应炉中的金属粉末能够融化混合；
S3、保温电磁感应炉：在融化金属后将特种复合稀土变质剂添加进入到电池感应炉进行融化混合，然后使得电磁感应炉保持温度在800℃，时长6h；
S4、铸锭成型：将保温过后的金属溶液注入到石墨槽中，进行铸锭，浇注成直径为φ100×180mm的铸锭；
S5、淬火锻造：将S4中的铸锭进行加热到600℃，然后进行对加热后的铸锭进行锻造，再进行低温急速的淬火。
为了使得金属能够快速的进行热熔，并且使得金属能够快速的混合，本实施例中，优选的，所述锌、铝和铜在进行融化之前先通过金属粉碎机将锌、铝和铜金属块进行粉碎处理，所述锌、铝和铜粉末的直径大小保持在1mm之间，且锌、铝和铜金属粉末在进行热熔之前先通过搅拌机进行搅拌混合。
为了实现度铝青铜记忆合金进行锻造，本实施例中，优选的，所述S5中的锻造的压力为600MPa，保压2min的条件下金属铸锭没有裂纹，形成表面质量最优的圆柱压坯。
为了使得铝青铜记忆合金能够增大强度，本实施例中，优选的，所述S5中的淬火采用三级时效处理，可优选为：160℃油中保温40分钟、100℃水中保温30分钟、60℃水中保温20分钟。
实施例三：
一种铝青铜记忆合金，包括有以下重量百分比金属元素成分：锌10%，铝14%，复合稀土添加剂0.4%，余量为铜。
为了提高铝青铜记忆合金能够实现记忆性，本实施例中，优选的，所述特种复合稀土变质剂重量百分比为0.8%，其中：Y为特种复合稀土变质剂重量的40％、La为特种复合稀土变质剂重量的4％、Nb为特种复合稀土变质剂重量的1％、Ce为特种复合稀土变质剂重量的2％、V为特种复合稀土变质剂重量的2％、Eu+Zr +Pr + Tb +Ti+ Er+B + Ho +Lu为特种复合稀土变质剂重量的9%。
一种铝青铜记忆合金的制备方法，制备步骤如下：
S1、粉碎原料金属：将原料金属通过粉碎箱进行粉碎，然后分别称取金属粉碎的重量百分比，锌10%，铝14%，然后对金属粉末通过搅拌机进行混合；
S2、热熔金属粉末：将S1中的金属粉末放入到电磁感应电炉中，然后启动电磁感应炉，并且使得电磁感应炉的运行温度保持在1500℃，并且运行40min，使得电磁感应炉中的金属粉末能够融化混合；
S3、保温电磁感应炉：在融化金属后将特种复合稀土变质剂添加进入到电池感应炉进行融化混合，然后使得电磁感应炉保持温度在800℃，时长6h；
S4、铸锭成型：将保温过后的金属溶液注入到石墨槽中，进行铸锭；
S5、淬火锻造：将S4中的铸锭进行加热到600℃，然后进行对加热后的铸锭进行锻造，再进行低温急速的淬火。
为了使得金属能够快速的进行热熔，并且使得金属能够快速的混合，本实施例中，优选的，所述锌、铝和铜在进行融化之前先通过金属粉碎机将锌、铝和铜金属块进行粉碎处理，所述锌、铝和铜粉末的直径大小保持在1mm之间，且锌、铝和铜金属粉末在进行热熔之前先通过搅拌机进行搅拌混合。
为了使得金属粉末能够快速的混合在一起，本实施例中，优选的，所述搅拌机的转速保持在1000r/min，并且搅拌时长为20min。
为了使得铝青铜记忆合金能够增大强度，本实施例中，优选的，所述S5中的淬火采用三级时效处理，可优选为：160℃油中保温40分钟、100℃水中保温30分钟、60℃水中保温20分钟。
本发明的工作原理及使用流程：锌10%，铝14%，辅助金属2%，复合稀土添加剂0.4%，余量为铜；采用电磁感应电炉进行熔化，然后对铝青铜记忆合金溶液进行铸锭，再对铝青铜记忆合金进行锻造，该处的辅助金属可以提高铝青铜记忆合金的表面光泽度和耐腐蚀强度，并且复合稀土添加剂可以增加铝青铜记忆合金的恢复效果；
第一步、粉碎原料金属：将原料金属通过粉碎箱进行粉碎，然后分别称取金属粉碎的重量百分比，锌10%，铝14%，辅助金属2%，然后对金属粉末通过搅拌机进行混合；
第二步、热熔金属粉末：将S1中的金属粉末放入到电磁感应电炉中，然后启动电磁感应炉，并且使得电磁感应炉的运行温度保持在1500℃，并且运行40min，使得电磁感应炉中的金属粉末能够融化混合；
第三步、保温电磁感应炉：在融化金属后将特种复合稀土变质剂添加进入到电池感应炉进行融化混合，然后使得电磁感应炉保持温度在800℃，时长6h；
第四步、铸锭成型：将保温过后的金属溶液注入到石墨槽中，进行铸锭，浇注成直径为φ100×180mm的铸锭；
第五步、淬火锻造：将S4中的铸锭进行加热到600℃，然后进行对加热后的铸锭进行锻造，再进行低温急速的淬火。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种铝青铜记忆合金，其特征在于：包括有以下重量百分比金属元素成分：锌10-20%，铝14-22%，辅助金属2-8%，复合稀土添加剂0.4-1.0%，余量为铜。
2.根据权利要求1所述的一种铝青铜记忆合金，其特征在于：所述特种复合稀土变质剂重量百分比为0.8%-1.4%，其中：Y为特种复合稀土变质剂重量的40-55％、La为特种复合稀土变质剂重量的4-16％、Nb为特种复合稀土变质剂重量的1-7％、Ce为特种复合稀土变质剂重量的2-15％、V为特种复合稀土变质剂重量的2-18％、Eu+Zr +Pr + Tb +Ti+ Er+B + Ho+Lu为特种复合稀土变质剂重量的9-24%。
3.根据权利要求1所述的一种铝青铜记忆合金，其特征在于：所述辅助金属包括有金属锰10-12%、钛20-30%、铬22-28%和锡20-30%。
4.一种铝青铜记忆合金的制备方法，其特征在于：制备步骤如下：
S1、粉碎原料金属：通过粉碎箱进行粉碎，然后分别称取金属粉碎的重量百分比，锌10%-20%，铝14%-22%，辅助金属2%-8%，然后对金属粉末通过搅拌机进行混合；
S2、热熔金属粉末：将S1中的金属粉末放入到电磁感应电炉中，然后启动电磁感应炉，并且使得电磁感应炉的运行温度保持在1500-1600℃，并且运行20-40min，使得电磁感应炉中的金属粉末能够融化混合；
S3、保温电磁感应炉：在融化金属后将特种复合稀土变质剂添加进入到电池感应炉进行融化混合，然后使得电磁感应炉保持温度在800-1000℃，时长4-6h；
S4、铸锭成型：将保温过后的金属溶液注入到石墨槽中，进行铸锭，浇注成直径为φ100×180mm的铸锭；
S5、淬火锻造：将S4中的铸锭进行加热到600-800℃，然后进行对加热后的铸锭进行锻造，再进行低温急速的淬火。
5.根据权利要求4所述的一种铝青铜记忆合金的制备方法，其特征在于：所述将S1中的原料金属在进行融化之前先通过金属粉碎机将锌、铝和铜金属块进行粉碎处理。
6.根据权利要求5所述的一种铝青铜记忆合金的制备方法，其特征在于：所述锌、铝和铜粉末的直径大小保持在1mm-10mm之间，且锌、铝和铜金属粉末在进行热熔之前先通过搅拌机进行搅拌混合。
7.根据权利要求6所述的一种铝青铜记忆合金的制备方法，其特征在于：所述搅拌机的转速保持在1000-1500r/min，并且搅拌时长为10-20min。
8.根据权利要求4所述的一种铝青铜记忆合金的制备方法，其特征在于：所述S5中的锻造的压力为600MPa，保压2min的条件下金属铸锭没有裂纹，形成表面质量最优的圆柱压坯。
9.根据权利要求4所述的一种铝青铜记忆合金的制备方法，其特征在于：所述S5中的淬火采用三级时效处理，可优选为：160℃油中保温40分钟、100℃水中保温30分钟、60℃水中保温20分钟。
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