[发明专利]一种高铝低锰CuAlMn低温记忆合金弹簧

说明书

技术领域

本发明属于记忆合金技术领域，特指一种高铝低锰CuAlMn低温记忆合金弹簧。

背景技术

低温阀门（工作温度低于200K的阀门）是石油化工、空气分离、天然气等工业不可缺少的重要设备之一，其质量的优劣决定着能否安全、经济、持续地生产。低温阀门工作条件苛刻，其工作介质大部分为易燃、易爆、渗透性强的物质，最低工作温度可达4K，最高使用压力达10MPa。目前在利用液氮制冷的装置中使用的液氮瓶都有一定的缝隙，即使当周围的环境达到所需要的低温时，液氮瓶内的液氮也仍然继续向外流，所以在制冷的工作过程中造成液氮的很大浪费，并且也减少了制冷装置的工作时间。高铝低锰CuAlMn低温记忆合金可以应用在超低温环境，如液氮温度下的工作环境。如果利用该合金来制作一个控温阀，使其在高温时自动把液氮瓶口打开，释放出液氮制冷，当温度降低到所需要的低温时又自动把瓶口关闭，这样就可以减少低温系统中液氮的流量，从而能够有效地减少液氮的消耗量，延长制冷装置的工作时间。本发明开发出一种高铝低锰CuAlMn低温记忆合金弹簧。

发明内容

本发明的目的是开发出一种高铝低锰CuAlMn低温记忆合金弹簧，其特征为：将成分为Al26～26.5wt%，Mn5～5.5wt%，复合稀土添加剂0.3～0.8wt%，其余为铜的材料在真空感应电炉中进行熔炼。复合稀土添加剂化学成分为：Nb 30～40wt％、Ce20～30wt％、La 10～20wt％、Y +Pr + Eu +Gd +Tb +Ho +Er +Tm +Lu为10～20wt%，余为铜。所述复合稀土加剂为块状合金，熔点范围800～1200℃。合金熔炼后当合金液温度达到1240～1260℃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820℃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750～800℃，再挤压成Φ4mm的线材，挤压温度600～650℃，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：850℃保温30分钟后淬入室温油中，再进行150℃油中（保温30分钟）和50℃水中（保温15分钟）两级时效处理。利用获得的高铝低锰CuAlMn低温记忆合金丝材，可制作成记忆合金弹簧，其具体尺寸可以根据使用的实际要求确定。此时高铝低锰CuAlMn低温记忆合金弹簧的马氏体转变温度为100～180K，逆马氏体转变温度为120～200K。

附图说明  

图1　螺旋弹簧示意图

其中的几何参数是根据实际应用情况而定。

图2　高铝低锰CuAlMn低温记忆合金弹簧。

具体实施方式

实施例1

将成分为Al26%，Mn5%，复合稀土添加剂0.3%，其余为铜的材料在真空感应炉中进行熔炼。熔炼过程中，加入复合稀土添加剂0.3%，熔炼后浇注成直径为φ80×150mm的铸锭。退火处理是加热到820℃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，再挤压成Φ6mm的线材，最后拉伸成Ф0.5～2mm的丝材，然后进行真空热处理。利用获得的CuAlMn低温记忆合金丝材，可制作成记忆合金弹簧，其具体尺寸可以根据使用的实际要求确定，结构图如图1所示。此时高铝低锰CuAlMn低温记忆合金弹簧的马氏体转变温度为180K±3K，逆马氏体转变温度为200K±3K。

实施例2

将成分为Al26%，Mn5%，复合稀土添加剂0.5%，其余为铜的材料在真空感应炉中进行熔炼。熔炼过程中，加入复合稀土添加剂0.3%，熔炼后浇注成直径为φ80×150mm的铸锭。退火处理是加热到820℃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，再挤压成Φ6mm的线材，最后拉伸成Ф0.5～2mm的丝材，然后进行真空热处理。利用获得的CuAlMn低温记忆合金丝材，可制作成记忆合金弹簧，其具体尺寸可以根据使用的实际要求确定，结构图如图1所示。此时高铝低锰CuAlMn低温记忆合金弹簧的马氏体转变温度为140K±3K，逆马氏体转变温度为160K±3K。

实施例3

将成分为Al26%，Mn5%，复合稀土添加剂0.8%，其余为铜的材料在真空感应炉中进行熔炼。熔炼过程中，加入复合稀土添加剂0.3%，熔炼后浇注成直径为φ80×150mm的铸锭。退火处理是加热到820℃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，再挤压成Φ6mm的线材，最后拉伸成Ф0.5～2mm的丝材，然后进行真空热处理。利用获得的CuAlMn低温记忆合金丝材，可制作成记忆合金弹簧，其具体尺寸可以根据使用的实际要求确定，结构图如图1所示。此时高铝低锰CuAlMn低温记忆合金弹簧的马氏体转变温度为100K±3K，逆马氏体转变温度为120K±3K。