[发明专利]一种提高高锰铁基合金记忆性能的淬火工艺方法

说明书

技术领域

 本发明属于记忆合金领域，特指一种提高高锰铁基合金记忆性能的淬火工艺方法。

背景技术

铁基记忆合金与镍基、铜基记忆合金的形状记忆机制完全不同，它不属于热弹性马氏体相变，它的形状记忆效应来源于应力诱发马氏体的可逆转变γ(fcc) —ε(hcp)，母相无需经过奥氏体有序化。Fe-Mn-Si系合金属低层错能合金，在外加应力的作用下，母相奥氏体每隔一层密排晶面的层错堆垛形成马氏体ε（hcp），在升温过程中ε（hcp）逆转变呈现形状记忆效应。铁基记忆合金主要包括Fe-Mn-Co-Ti系、Fe-Pt系、 Fe-Pd系、Fe-Mn-Si系、Fe-Ni-C系。其中Fe-Mn-Si系合金有较好的记忆性能和良好的加工性能被认为最有前途。Fe-Mn-Si系合金近十年来的研究，虽已取得显著进展，研制出多种成分的合金，可以用于管接头等一次性记忆零件，但仍是一种不够成熟的材料。研究近年来多人的研究结果发现此类合金能达到的完全回复应变均小于2％(回复率大于90％)。若预应变大于2％，随预应变量增大，回复后残留应变率增大，普遍存在着记忆不完全性。目前的主要目标，仍是尽可能增大回复率，提高记忆性能。本发明开发出一种提高高锰铁基合金记忆性能的淬火工艺方法。

发明内容

本发明提出一种提高高锰铁基合金记忆性能的淬火工艺方法，其特征为：Mn 25±0.1wt%，Si 5±wt 0.1%，Ni 5±0.1 wt %，C 0.1±0.05 wt %，复合稀土添加剂0.4~1.0 wt%，其余为Fe。复合稀土添加剂成分为：Ce 18～27wt％、Tb 8～14wt％、Y 4～8wt％、Pr 3～6wt％、La + Sc + Eu +Gd + Nd +Ho +Er +Tm +Lu为10～20wt%，Zr 2～6wt%、Ti 2～5wt%，余为铁。合金配制后在中频感应电炉中进行熔化，当合金液温度达到1560~1580℃时，保温静置3~4分钟，当合金液温度为1530~1550℃时，扒渣后浇注成Φ80×150mm的铸锭。将浇注好的铸锭，放入箱式电阻炉中进行退火，目的是消除在铸造冷却过程中由于各处冷却条件不均造成的内应力，避免在后续的热加工过程中开裂，退火温度为1080℃~1120℃，时间为24h，退火后进行铸件的锻打，锻打温度为1000~800℃，锻打成10mm×80mm×90mm，然后将进行线切割，切割成1mm×10mm×90mm的试样。高锰铁基合金试样分别经过800℃、900℃、1000℃、1100℃初始淬火温度淬火后，采用弯曲变形法测定铁基合金的回复率，得到在不同的淬火温度下训练过程中的记忆性能（预变形量ε=4%），如图1所示。

从这图1可以看出，合金存在一个最佳的淬火温度。对本发明的合金来说，在淬火温度800℃时，合金的初始记忆回复率较大，达到56%。经过训练后，仍然是 800℃的淬火条件下，训练3-4次以后达到最佳的记忆回复率，为61%。其它的淬火温度条件下记忆回复率都低于61%。

附图说明

图1合金在不同的淬火温度下（800℃、900℃、1000℃、1100℃）训练过程中的记忆性能。

具体实施方式

实施例：

Mn 25±0.1wt%，Si 5±0.1 wt %，Ni 5±0.1 wt %，C 0.1±0.05 wt %，复合稀土添加剂0.4~1.0 wt%，其余为Fe。复合稀土添加剂成分为：Ce 18～27wt％、Tb 8～14wt％、Y 4～8wt％、Pr 3～6wt％、La + Sc + Eu +Gd + Nd +Ho +Er +Tm +Lu为10～20wt%，Zr 2～6wt%、Ti 2～5wt%，余为铁。合金配制后在中频感应电炉中进行熔化，当合金液温度达到1560~1580℃时，保温静置3~4分钟，当合金液温度为1530~1550℃时，扒渣后浇注成Φ80×150mm的铸锭。将浇注好的铸锭，放入箱式电阻炉中进行退火，目的是消除在铸造冷却过程中由于各处冷却条件不均造成的内应力，避免在后续的热加工过程中开裂，退火温度为1080℃~1120℃，时间为24h，退火后进行铸件的锻打，锻打温度为1000~800℃，锻打成10mm×80mm×90mm，然后将进行线切割，切割成1mm×10mm×90mm的试样。低锰铁基合金试样分别经过800℃、900℃、1000℃、1100℃初始淬火温度淬火后，采用弯曲变形法测定铁基合金的回复率，得到在不同的淬火温度下训练过程中的记忆性能（预变形量ε=4%），如图1所示。

从这图1可以看出，合金存在一个最佳的淬火温度。对本发明的合金来说，在淬火温度800℃时，合金的初始记忆回复率较大，达到56%。经过训练后，仍然是 800℃的淬火条件下，训练3-4次以后达到最佳的记忆回复率，为61%。其它的淬火温度条件下记忆回复率都低于61%。