[發明專利]熱型連鑄獲得的銅基形狀記憶合金的超彈記憶熱處理方法

有效

• 申請號: 200710135106.2
• 申請日: 2007-10-24
• 公開（公告）號: CN101148745A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發明（設計）人: 董元源;陳繼忠;周宏雷;尹國洪;崔聯合;韓亞楠
• 申請（專利權）人: 江陰中裕科技發展有限公司
• 主分類號: C22F1/08
• 分類號: C22F1/08;B21C1/00
• 代理公司: 江陰市同盛專利事務所
• 代理人: 唐紉蘭

技術領域

本發明涉及一種形狀記憶合金(SMA)，具體涉及一種銅基形狀記憶合金超彈記憶熱處理方法，是為使形狀記憶合金獲得超彈性能、記憶性能而進行的熱處理工藝技術。主要適用于Cu-Al-Ni，Cu-Al-Be-X，Cu-Al-B-Mn及Cu-Al-Mn等記憶合金絲線、薄板、帶、棒材獲取記憶性能(SME)或超彈性能(SE)。屬形狀記憶合金材料技術領域。

背景技術

在形狀記憶合金的馬氏體(M)狀態，材料柔軟而變形；而在奧氏體狀態(A)則強硬富有彈性。在臨界溫度As以下，材料處于馬氏體狀態；在臨界溫度A_f以上材料處于奧氏體(A)狀態。溫度處于As～A_f之間是M轉變為A的相變區間。溫度低于As使M變形；溫度升溫到As～A_f之間，材料不斷恢復原來狀態，這就是形狀記憶功能特性(SME)；在A_f以上一定溫度范圍，A受應力或使之應變可以變成M，又恢復了柔軟而變形特性，稱為應力誘發或應變誘發馬氏體相變。這種變形是熱力學上不穩定的，應力或應變消失，立即恢復為A，形狀也隨之恢復原形，似乎材料具有彈性，稱為偽彈性。當材料變形＞0.5％能恢復原形的稱為超彈性(SE)。因一般材料(包括彈簧材料)的彈性變形≯0.5％，目前具有超彈性的材料只有鎳鈦基、銅基和鐵基形狀記憶合金和鈦基橡皮金屬。傳統生產的鎳鈦記憶合金超彈性一般達6％，≯8％；銅基合金一般達2％左右，≯4％；鐵基合金一般為1％，≯3％。

用最新熱型連鑄技術(由日本大野篤美教授發明)拉制出來的銅基合金絲、線、棒、帶異型材的柱狀晶或單晶材料，由于沒有垂直于應變方向的晶界缺陷，應變易于協調，可以有更多的超彈性，一般達到6～8％，甚至20％以上，這是個重大突破。

目前國內外，用熱型連鑄技術獲得銅基記憶超彈合金絲的只有加拿大、日本和廣東工業大學以較高速度(80～120mm/Min)拉出的較細的絲(1.0～2.0mm)，而生產率極低。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種將熱型連鑄獲得的鑄型絲、線、板條或異型材，生產出彈性好且生產效率高的熱型連鑄獲得的銅基形狀記憶合金的超彈記憶熱處理方法。

本發明的目的是這樣實現的：一種熱型連鑄獲得的銅基形狀記憶合金的超彈記憶熱處理方法，其特征在于所述方法中，將均勻化熱處理后的熱型連鑄鑄件進行包括以下工藝步驟：

步驟一、熱拉制成絲、線、板條、異型材

將均勻化后的熱型連鑄鑄件連續通過第一管式爐加熱，第一管式爐加熱溫度為400-700℃，拉出第一管式爐后通過模具連續拉制成絲、線、板條、異型材，連續拉制速度為50-100mm/min，保證在合金較柔軟狀態下連續拉絲；

步驟二、淬火(Q)處理

熱拉制成絲、線、板條、異型材，連續通過第二管式爐加熱，第二管式爐溫度為900-1000℃，絲、線、板條、異型材通過第二管式爐速度為50-100mm/min，通過的絲、線、板條、異型材離開第二管式爐后噴水冷卻，水溫≯30℃。淬火的目的是在較高溫度下使合金元素全部溶人基體。

步驟三、時效處理(T)

淬火處理后的絲、線、板條、異型材，連續通過第三管式爐，第三管式爐溫度為580-620℃，通過速度為50-100mm/min。根據Cu基記憶合金狀態圖，在300-700℃時效處理使合金從基體中析出強化相γ₂。γ₂的主要成份為Cu₉Al₄電子化合物為基的合金，它含鋁量較少。時效溫度愈高，時效時間愈長，析出γ₂相愈多愈粗，基體中含Al量相對愈高，基體的臨界溫度愈低；反之，時效溫度愈低，時效時間愈短，析出γ₂相愈少，基體中含Al量相對愈低，基體的臨界溫度愈高。析出物愈彌散、愈均勻，材料的記憶超彈性能愈好。所以控制時效溫度、時間可以控制合金的臨界溫度和記憶超彈性能優劣。時效溫度在580620℃，時效時間控制拉絲速度為50-100mm/min，透射電鏡證明此時析出大量彌散、均勻的彌散γ₂相，保證后繼熱處理的有效性。

步驟四、超彈性(SE)處理