[发明专利]一种制备免训练铁锰硅基形状记忆合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及形状记忆合金领域，具体涉及一种制备免训练铁锰硅基形状记忆合金的方法。该方法没有训练的过程，具有制备工艺简单和成本低的优点。用该方法制备的铁锰硅基形状记忆合金形状记忆性能好，达到了铁锰硅基形状记忆合金经训练后的水平。

背景技术

与昂贵的镍钛基形状记忆合金相比，铁锰硅基形状记忆合金不仅加工容易，成本低廉，且具有优良的力学性能和焊接工艺性，是一种极具应用前景的集结构和功能于一体的合金钢。因此，自1982年Sato等在单晶Fe-30Mn-1Si合金中发现优异的形状记忆性能以来，这类合金就吸引了国内外众多学者的研究。遗憾的是，目前除单晶和薄带外，不经特殊处理的变形加工（锻造、热轧、冷轧或冷拉）制备的固溶态多晶铁锰硅基合金的形状记忆性能差，可恢复变形量仅为2％左右，不能满足工程应用的要求。目前主要通过以下两种方法提高变形加工制备的多晶铁锰硅基合金的形状记忆性能。

（1）训练：该方法是将材料进行数次室温4%~6%变形加650℃附近退火的循环处理。这也是目前提高多晶铁锰硅基合金形状记忆性能最显著的方法。然而，这种处理方法工艺复杂，增加了制备成本，难以获得工业化的应用。

（2）变形后时效热处理：CN03107408.1和CN200380100566.1两项专利公开了显著提高添加Nb和C的铁锰硅基合金形状记忆性能的加工热处理方法。专利CN03107408.1提出的加工热处理方法是先将添加Nb和C的铁锰硅基合金在500℃~800℃进行10%~30%热轧变形后，再在400℃~1000℃时效使NbC析出，进而提高合金形状记忆性能。专利CN200380100566.1提出的加工热处理方法是先将添加Nb和C的铁锰硅基合金在室温下变形5%~40%后，再在400℃~1000℃时效使NbC析出，进而提高合金形状记忆性能。专利CN02133699.7则公开了一种先将铁锰硅基合金在室温进行5%~25%变形后，再在750℃~950℃时效使在奥氏体晶粒内方向性析出Cr₂₃C₆第二相，进而提高其形状记忆性能的加工热处理方法。以上专利公开的加工热处理方法实质都是训练，只是训练次数减少为1次。而且，专利CN03107408.1还需采用高温变形，对制备设备提出了很高的要求。

以上两种方法都存在训练的过程，增加了制备成本，因此都难以获得大规模工业化的应用。针对以上方法存在的问题，专利CN200810045202.2公开了一种利用常规的铸造方法在免训练下制备形状记忆性能好的铁锰硅基形状记忆合金的方法。但是，铸造铁锰硅基形状记忆合金的恢复应力和力学性能不如变形加工制备的铁锰硅基形状记忆合金。因此，如何制备免训练的变形加工制备的铁锰硅基形状记忆合金是铁锰硅基形状记忆合金大规模工业化应用中亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对如何制备免训练的变形加工制备的铁锰硅基形状记忆合金的现有问题，而提供一种制备免训练铁锰硅基形状记忆合金的方法。

综合分析目前的研究结果和我们前期的研究（CN200810045202.2），我们认为高温铁素体转变为奥氏体的固态相变是铸造铁锰硅基形状记忆合金在免训练下具有优良形状记忆性能的关键条件。正是根据该关键条件，本发明利用高温铁素体转变为奥氏体的固态相变在变形加工制备的铁锰硅基形状记忆合金中获得了优良的形状记忆性能。