[发明专利]一种CuAlMn形状记忆合金晶粒的细化方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及改变铜基合金的物理结构，具体地说是一种CuAlMn形状记忆合金晶粒的细化方法。

背景技术

铜基形状记忆合金是一类重要的阻尼材料，该类材料除了具有高的阻尼本领外，同时亦有着优良的形状记忆性能以及高的导电和导热能力，加上其与NiTi形状记忆合金相比价格低廉，近些年来受到了人们越来越多的关注。然而，作为一类实用性材料，铜基形状记忆合金至今仍存在易发生沿晶断裂，从而导致强度及韧性较差的问题，这已严重阻碍了该类材料的进一步发展与应用。因此，铜基形状记忆合金的强韧化研究势在必行。人们深入的研究分析认为，铜基形状记忆合金易发生沿晶断裂主要是由其过于粗大的晶粒所造成的，粗大的晶粒会导致合金在变形过程中在晶界面上产生大的位移，为了维持晶粒间的协调性，势必会在晶界处产生大的应力集中。假如这种应力集中得不到松弛，裂纹就会产生。因此，为协调晶粒变形、避免应力集中产生以防止开裂，最有效的手段就是细化晶粒。

近些年来，人们在铜基形状记忆合金晶粒细化方面已做了较多的工作现有技术中开发的方法包括快速凝固法、粉末冶金法、元素添加法、以及熔体搅拌、机械振动和超声振荡法。然而，据已有研究成果可知，采用粉末冶金法制造铜基形状记忆合金，其工艺参数难以控制；熔体搅拌、机械振动和超声振荡等对金属材料晶粒的细化效果有限，即难以获得超细晶粒的合金；快速凝固法虽可获得超细晶粒的合金，但其难以制得尺寸较大的产品，且所得产品的有序度较低和相变点不稳定，从而难以实用；比较而言，元素添加法具有简单、易操作、细化效果显著、且所制备产品不受尺寸限制等优点。多人已报道过采用元素添加法对CuAlMn形状记忆合金进行细化的案例([1]Y.Sutou,T.Omori,N.Koeda,R.Kaimuma,et al.Effects of grain size and texture on damping properties of CuAlMn-based shape memory alloys.Materials Science and Engineering A,2006,438-440:743-746.[2]J.Chen,Z.Li,Y.Y.Zhao.A high-working-temperature CuAlMnZr shape memory alloy.Journal of Alloys and Compounds,2009,480:481-484.[3]Y.Sutou,T.Omori,R.Kainuma,et al.Grain size dependence of pseudoelasticity in polycrystalline CuAlMn-based shape memory alloy.Acta Materialia,2013,61:3842-3850.)。然而，上述案例所披露的对CuAlMn形状记忆合金进行细化的效果有限，仍需开发新的晶粒细化的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种CuAlMn形状记忆合金晶粒的细化方法，通过设计新型孕育剂，并利用其变质细化作用对待细化CuAlMn形状记忆合金的晶粒进行细化，克服了现有技术对CuAlMn形状记忆合金进行细化的效果有限的缺陷，使得现有CuAlMn形状记忆合金的力学性能及低温阻尼性能同时获得显著提高。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种CuAlMn形状记忆合金晶粒的细化方法，步骤如下：

第一步，制备孕育剂Cu₅₁Zr₁₄：

按Cu₅₁Zr₁₄所示成分的原子数比为Cu∶Zr＝51∶14，分别称取所需质量的原料纯Cu和纯Zr进行配料，然后放入非自耗型真空电弧炉内，抽真空至5×10^-3Pa后开始通电并起弧熔炼，待配料全部熔化后浇注，将浇注得到的合金翻置后在与上述同样条件下重新熔炼，如此重复3～5次后制得Cu₅₁Zr₁₄孕育剂，然后对所制得的孕育剂Cu₅₁Zr₁₄进行粉碎处理，待用；

第二步，CuAlMn形状记忆合金晶粒的细化：