[发明专利]一种Fe-Mn-Al-Ni-Cu超弹性合金及其制备方法

权利要求书

1.一种Fe-Mn-Al-Ni-Cu超弹性合金，其特征在于，包括原子百分比为25～40％的Mn、10～20％的Al，1～15％的Ni，1～10％的Cu，其余为Fe；

所述Fe-Mn-Al-Ni-Cu超弹性合金由以下步骤制备而成：

(1)选取纯金属原料金属铁、金属锰、金属铝、金属镍、金属铜，按照原子百分比含量为25～40％的Mn、10～20％的Al，1～15％的Ni，1～10％的Cu，其余为Fe进行配料，在真空或惰性气体保护中充分熔炼混合得到铸件；

(2)将步骤(1)得到的铸件加热到900～1300℃保温1～24h来使铸件均匀化，然后进行变形得到所需试样合金；

(3)视需求选择定向退火工艺和/或循环热处理工艺调控晶粒尺寸，所述定向退火工艺和循环热处理工艺的温度在γ相析出温度以上；

所述的定向退火工艺过程为对试样合金进行区域加热，加热温度在600-1300℃之间，加热区域宽度为1～100mm，同时控制加热区域温度并设计温度梯度为1～500℃/mm的温度场，使FeMnAlNi形状记忆合金以0.1～500μm/s的速率穿过温度场；

所述循环热处理过程为将试样合金加热至1100～1300℃，保温时间0～600min，升温速率为0.1～500℃/min，再将试样合金冷却至1200℃以下，保温时间0～300min，降温速率为0.1～500℃/min，根据需要重复此过程；

(4)完成晶粒尺寸调控后，对试样合金在1100～1300℃进行淬火处理；

(5)淬火处理后对试样合金进行时效处理，时效处理的温度为100～500℃，时效时间在0.1～60h，最后得到单晶或柱状晶Fe-Mn-Al-Ni-Cu超弹性合金。

2.根据权利要求1所述的一种Fe-Mn-Al-Ni-Cu超弹性合金，其特征在于，所述Cu含量为3-8％。

3.一种Fe-Mn-Al-Ni-Cu超弹性合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)选取纯金属原料金属铁、金属锰、金属铝、金属镍、金属铜，按照原子百分比含量为25～40％的Mn、10～20％的Al，1～15％的Ni，1～10％的Cu，其余为Fe进行配料，在真空或惰性气体保护中充分熔炼混合得到铸件；

(2)将步骤(1)得到的铸件加热到900～1300℃保温1～24h来使铸件均匀化，然后进行变形得到所需试样合金；

(3)视需求选择定向退火工艺和/或循环热处理工艺调控晶粒尺寸，所述定向退火工艺和循环热处理工艺的温度在γ相析出温度以上；

所述的定向退火工艺过程为对试样合金进行区域加热，加热温度在600-1300℃之间，加热区域宽度为1～100mm，同时控制加热区域温度并设计温度梯度为1～500℃/mm的温度场，使FeMnAlNi形状记忆合金以0.1～500μm/s的速率穿过温度场；

所述循环热处理过程为将试样合金加热至1100～1300℃，保温时间0～600min，升温速率为0.1～500℃/min，再将试样合金冷却至1200℃以下，保温时间0～300min，降温速率为0.1～500℃/min，根据需要重复此过程；

(4)完成晶粒尺寸调控后，对试样合金在1100～1300℃进行淬火处理；

(5)淬火处理后对试样合金进行时效处理，时效处理的温度为100～500℃，时效时间在0.1～60h，最后得到单晶或柱状晶Fe-Mn-Al-Ni-Cu超弹性合金。

4.根据权利要求3所述的一种Fe-Mn-Al-Ni-Cu超弹性合金的制备方法，其特征在于，所述Cu含量为3-8％。

5.根据权利要求3所述的一种Fe-Mn-Al-Ni-Cu超弹性合金的制备方法，其特征在于，步骤(5)中时效处理的温度为200-500℃，时效时间在3-48h，之后对试样合金水冷。