[發(fā)明專利]一種用粉末冶金法制備的CuAlMn記憶合金

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210210714.6
• 申請(qǐng)日: 2012-06-25
• 公開（公告）號(hào): CN102719695A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐飛;劉光磊;李曉薇;司松海;楊嵩;張志敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鎮(zhèn)江憶諾唯記憶合金有限公司
• 主分類號(hào): C22C9/01
• 分類號(hào): C22C9/01;C22C1/04
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于粉末冶金和CuAlMn記憶合金領(lǐng)域，特指一種用粉末冶金法制備的CuAlMn記憶合金。

背景技術(shù)

粉末冶金法是開發(fā)新型材料的一個(gè)重要途徑，不但制備的材料性能高，更可直接形成高質(zhì)量、形狀復(fù)雜的零件，是一種高效、低耗、節(jié)能的零件制造技術(shù)。形狀記憶合金是一種具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ牟牧?，也是?dāng)前材料研究的熱點(diǎn)之一，其中部分產(chǎn)品已經(jīng)具備了工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的條件，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用前景，已用于航天航空、電子、機(jī)械、能源、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)以及日常用品等領(lǐng)域。目前研究較多的銅基形狀記憶合金是CuZnAl和CuAlNi合金。CuAlMn合金是近幾年發(fā)展起來的一種新型記憶合金，它具有恢復(fù)力大、冷加工性能優(yōu)良、高耐熱穩(wěn)定性、造價(jià)較為低廉等優(yōu)點(diǎn).

目前對(duì)銅基記憶合金的制備大多均采用傳統(tǒng)的熔煉鑄造工藝，其方法簡單，工藝成熟，但由于熔煉過程中合金元素的燒損或揮發(fā)常常使得其成分難以控制，這很大程度上將引起銅基形狀記憶合金的相變點(diǎn)和性能變化。同時(shí)，傳統(tǒng)的形狀記憶合金由于晶粒粗大、高彈性各項(xiàng)異性大等原因，造成塑性較差，冷加工困難，這在很大程度上限制了其工程應(yīng)用。粉末冶金法(P/M)可精確地控制銅基形狀記憶合金的成分，這為制備銅基記憶合金提供了一種新的方法。

基于以上原因，本發(fā)明開發(fā)出一種用粉末冶金法制備的CuAlMn記憶合金，經(jīng)過查詢，未見有相關(guān)專利發(fā)表。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明開發(fā)出一種用粉末冶金法制備的CuAlMn記憶合金，其特征為：CuAlMn記憶合金的成分確定為重量百分比，Al10％-15％，Mn2％-4％，余為銅。材料狀態(tài)為銅粉、鋁粉和錳粉，用BT-9300H激光粒度分布儀分別測(cè)定了這三種粉末的粒度分布，粒度為180-230目。根據(jù)制坯模具的大小和所需壓坯的數(shù)量計(jì)算出需要的Cu粉、Al粉和Mn粉的質(zhì)量。用AL204精密電子天平對(duì)各種粉末按其比例進(jìn)行稱量，將稱好的粉末倒入燒杯用玻璃棒攪拌進(jìn)行粗混，粗混9-11min后將粉末倒入星式混料機(jī)混勻，混料時(shí)間為9-11min。

將混勻的粉末在臺(tái)式粉末壓片機(jī)上壓制成直徑為10mm的圓柱壓坯，壓制壓坯是在臺(tái)式粉末壓片機(jī)上進(jìn)行的。壓制方式選擇的是單向壓制，壓制過程中，陰模與下模沖不動(dòng)，僅上模沖加壓成型壓坯。脫模時(shí)，陰模不動(dòng)，上模沖繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)頂出壓坯，此外，為了便于脫模需要在模壁上涂上潤滑劑，潤滑劑為石墨粉。在單位壓制壓力為580-620MPa，保壓1.5-2.5min的條件下可以壓得表面質(zhì)量良好，沒有裂紋圓柱壓坯。將所壓制的壓坯在GSL-1600X真空燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)真空度為10^-1Pa，燒結(jié)溫度為800℃、850℃和900℃三種溫度，保溫時(shí)間為110-130min。

金相觀察在金相顯微鏡上進(jìn)行。試樣采用20#砂紙粗磨后再用10#金相砂紙細(xì)磨，然后機(jī)械拋光(以三氧化二鋁水溶液為拋光液)直至試樣的跟蹤視野中無劃痕，最后用三氯化鐵鹽酸水溶液進(jìn)行腐蝕。試樣制備好后將其放在在金相顯微鏡上，觀察不同狀態(tài)下的試樣組織變化。

圖1-3是放大500倍的金相照片，可以看出當(dāng)燒結(jié)溫度為800℃時(shí)，金相照片上可以看到很多大塊的顆粒，晶粒粗大，燒結(jié)體的合金化程度不高。當(dāng)燒結(jié)溫度為850℃和900℃時(shí)這種情況得到明顯改善。以850℃燒結(jié)出的試樣晶粒明顯細(xì)化，而且有針狀馬氏體出現(xiàn)。燒結(jié)溫度升到900℃時(shí)晶粒進(jìn)一步細(xì)化，馬氏體的數(shù)量也明顯增多。

選取800℃、850℃、900℃燒結(jié)出的試樣各一個(gè)，用游標(biāo)卡尺測(cè)量試樣的高度。然后將試樣放在壓片機(jī)下緩慢加壓到4MPa保壓五分鐘后取出試樣，試樣產(chǎn)生形變，再次測(cè)量試樣的高度。將產(chǎn)生形變的試樣放入箱式電阻爐中加熱到580℃，保溫1h后取出試樣，待試樣冷卻到室溫后測(cè)量其高度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1中的數(shù)據(jù)顯示：對(duì)于800℃燒結(jié)出的試樣并沒有發(fā)生回彈，因?yàn)樵俅渭訜崾乖窘Y(jié)合的比較松散的粉末結(jié)合更加緊密，它的高度反而下降，說明無記憶效應(yīng)。850℃燒結(jié)出的試樣回復(fù)率達(dá)到25％，900℃的燒結(jié)試樣回復(fù)率為14.3％，說明用850℃燒結(jié)溫度效果最好，回復(fù)率最高，說明記憶效應(yīng)最好。

表1加壓前后的與回復(fù)率的關(guān)系

附圖說明

圖1?800℃燒結(jié)出的試樣的金相照片(放大倍數(shù)：500)

圖2?850℃燒結(jié)出的試樣的金相照片(放大倍數(shù)：500)

圖3?900℃燒結(jié)出的試樣的金相照片(放大倍數(shù)：500)

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1