[发明专利]一种用于低铝高锰CuAlMn低温记忆合金的复合稀土添加剂

说明书

技术领域

本发明属于记忆合金技术领域，特指一种用于低铝高锰CuAlMn低温记忆合金的复合稀土添加剂。

背景技术

在CuAlMn记忆合金中，通过加入Mn，可以抑制高温β相在淬火时及淬火后的共析转变，降低β相的脆性，控制马氏体转变温度及有序化温度，以获得良好的低温形状记忆性能。具有良好形状记忆性能的低温CuAlMn合金(Ms150K以下)，淬火后的XRD 谱中除含β相的衍射峰外没有其他相的衍射峰，并且有序峰越高，合金的形状记忆性能越好。CuAlMn记忆合金的马氏体相变温度对其化学成分非常敏感，尤其对Mn和Al的含量十分敏感。随着Mn和Al含量的增加，合金的马氏体相变温度Ms降低。但在合金的制备过程及热处理过程中Mn会挥发，这使得CuAlMn合金的成分在真空冶炼和真空热处理前后都发生很大变化，并且每次不同热处理后Mn的挥发情况也不相同，因此很难得到与设计成分一致的合金，想得到理想的具有低温马氏体相变温度的形状记忆合金则更是困难。对于低铝高锰CuAlMn低温记忆合金，除了要减少Mn的挥发以外，还要改善由于Mn的加入量增加，导致合金韧性下降的问题。本发明开发出一种用于低铝高锰CuAlMn低温记忆合金的复合稀土添加剂。

发明内容

本发明的目的是开发出一种用于低铝高锰CuAlMn低温记忆合金的复合稀土添加剂，其特征为：化学成分为： Y 20～28wt％、La 8～15wt％、Ce5～12wt％、Nb +Pr + Eu +Gd +Tb +Ho +Er +Tm +Lu为10～18wt%，V2～6wt%、B2～5wt%，Zr2～5wt%，余为铜。所述复合稀土添加剂为块状合金，熔点范围800～1200℃，复合稀土添加剂加入量范围为0.3～0.8wt%。

具体实施方式

实施例1：

制备低铝高锰CuAlMn低温记忆合金，将化学成分为Al14wt%，Mn8wt%，复合稀土添加剂0.3wt%，其余为铜的材料在真空感应电炉中进行熔炼。合金熔炼后当合金液温度达到1280～1300℃时，保温静置5min，然后在真空感应电炉内浇注成直径为φ80×150mm的铸锭。铸锭冷却后进行退火处理，退火处理是加热到840℃保温24小时后随炉冷却，然后车削加工去除表面2～3mm，锻打至30×30mm的棒材，锻打温度800～840℃，再挤压成Φ4mm的线材，挤压温度650～680℃，最后冷拔成Ф0.5～2mm的丝材。然后进行真空热处理，其具体工艺为：860℃保温30分钟后淬入室温油中，再进行170℃油中（保温30分钟）和100℃水中（保温15分钟）和50℃水中（保温15分钟）的三级时效处理。利用获得的低铝高锰CuAlMn低温记忆合金丝材，可用于工程技术领域，其具体尺寸可以根据使用的实际要求确定。此时低铝高锰CuAlMn低温记忆合金成分为Al13.992wt%，Mn7.962wt%，复合稀土0.291wt%，余量为铜，马氏体转变温度为180K±3K，逆马氏体转变温度为200K±3K，合金的机械性能为σ_b ＝ 572MPa，σ_0.2＝291MPa，δ＝18.1%。

实施例2：

制备低铝高锰CuAlMn低温记忆合金，将化学成分为Al15wt%，Mn8.5wt%，复合稀土添加剂0.8wt%，其余为铜的材料在真空感应电炉中进行熔炼。合金熔炼后当合金液温度达到1280～1300℃时，保温静置5min，然后在真空感应电炉内浇注成直径为φ80×150mm的铸锭。铸锭冷却后进行退火处理，退火处理是加热到840℃保温24小时后随炉冷却，然后车削加工去除表面2～3mm，锻打至30×30mm的棒材，锻打温度800～840℃，再挤压成Φ4mm的线材，挤压温度650～680℃，最后冷拔成Ф0.5～2mm的丝材。然后进行真空热处理，其具体工艺为：860℃保温30分钟后淬入室温油中，再进行170℃油中（保温30分钟）和100℃水中（保温15分钟）和50℃水中（保温15分钟）的三级时效处理。利用获得的低铝高锰CuAlMn低温记忆合金丝材，可用于工程技术领域，其具体尺寸可以根据使用的实际要求确定。此时低铝高锰CuAlMn低温记忆合金成分为Al14.993wt%，Mn8.464wt%，复合稀土0.792wt%，余量为铜，马氏体转变温度为140K±3K，逆马氏体转变温度为160K±3K，合金的机械性能为σ_b ＝ 574MPa，σ_0.2＝293MPa，δ＝18.7%。