[發明專利]一種提高銅鋅鋁記憶合金堿性介質磨損性能的復合變質劑

無效

• 申請號: 201310230637.5
• 申請日: 2013-06-09
• 公開（公告）號: CN104232980A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 司松海;李曉薇;劉光磊;張志敏;楊嵩
• 申請（專利權）人: 鎮江憶諾唯記憶合金有限公司
• 主分類號: C22C9/04
• 分類號: C22C9/04;C22C1/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于銅基記憶合金技術領域，特指一種提高銅鋅鋁記憶合金堿性介質磨損性能的復合變質劑。

背景技術

近年來的研究表明形狀記憶合金除具有形狀記憶、偽彈性和高阻尼外，還具有良好的耐磨性能。形狀記憶合金具有優良的耐磨性能是由前蘇聯學者AkceAoB于1982年提出的，但當時未引起重視。對形狀記憶合金磨損性能的研究，國外主要集中NiTi基合金上，對銅基記憶合金磨損性能的研究鮮有報道。國內外對這方面的報道不多，且不同的學者對形狀記憶合金的耐磨機理有不同的見解。銅鋅鋁形狀記憶合金作為銅基記憶合金中最具有實用價值的合金之一，由于其加工容易，塑性高，記憶性能好，價格低廉，越來越受到人們的重視。但是銅鋅鋁形狀記憶合金存在晶粒粗大、馬氏體穩定化等缺陷，嚴重影響了耐磨性能，極大的限制了應用范圍，特別是在堿性介質下的磨損性能。本發明開發出一種提高銅鋅鋁記憶合金堿性介質磨損性能的復合變質劑。

發明內容

一種提高銅鋅鋁記憶合金堿性介質磨損性能的復合變質劑，其特征為：Ce?10～15wt％、La?8～12?wt％、Nd?8～12wt％、Sc6～9wt％、Lu6～9?wt％、?Ni?4～8wt%、Y＋Pr＋Tb＋Eu＋Gd＋Ho＋Er＋Tm為10～20wt%，?V?2～5wt%，Zr?2～5wt%，余為銅。所述復合變質劑為塊狀合金，熔點范圍850～1150℃，復合變質劑加入量范圍為0.2～1.2wt%。

　上述成分可化為：Ce?12～13wt％、La?10～11?wt％、Nd?9～10wt％、Sc7～8wt％、Lu7～8?wt％、?Ni?6～7wt%、Y＋Pr＋Tb＋Eu＋Gd＋Ho＋Er＋Tm為14～16wt%，?V?3～4wt%，Zr?3～4wt%，余為銅。復合變質劑加入量最佳范圍為0.8wt%。

本發明復合變質劑輔以多種稀土元素及其它元素，避免單獨使用一種稀土元素或一種其它元素時對材料綜合性能提高不明顯的缺點，復合變質劑與銅鋅鋁記憶合金元素發生交互和變質作用，達到凈化合金液、去除雜質，細化晶粒、強化晶界，使組織得到優化，能大幅提高合金堿性介質下的耐磨性能。

附圖說明

圖1復合變質劑加入量對銅鋅鋁記憶合金磨損量的影響

　　　　　●－載荷200N；○－載荷400N；▲－載荷600N；■－載荷800N；＊－載荷1000N。

具體實施方式

以Zn25?wt?%、Al4?wt?%、余為銅為原料，稱重后在中頻感應熔煉爐中熔煉。熔煉工藝為：加入電解銅、鋅錠、鋁錠，待材料全部熔化后，升溫至1240℃～1260℃時采用沖入法加入復合稀土變質劑，復合變質劑加入量為0.2wt?%～1.2wt?%。澆注成直徑為φ80×150mm的鑄錠。退火處理是加熱到850℃保溫24小時后隨爐冷卻，然后車削去除表面2-3mm的脫鋅層，再將鑄錠在850℃保溫30分鐘后鍛打成φ55×60mm的棒材。最后進行熱處理，其具體工藝為：850℃保溫30分鐘后，從保溫爐中取出在大氣環境條件下冷卻。在棒材上取樣，通過線切割加工出摩擦磨損試樣，摩擦磨損試樣為圓環狀，具體尺寸：外徑Φ50mm，內孔Φ16mm，環厚度8mm。對磨件尺寸同上，材質為40Cr鋼，硬度50－54HRC。摩擦磨損是在國產MM-2000型銷盤式試驗機上進行。磨損量以試樣磨損前后的質量差來衡量，稱量采用MAll0電子分析天平，精度為0.0001g。堿性介質為自配的Na（OH）稀溶液（PH=10.0），滴速為20滴/每分鐘。試樣開始試驗前，先進行30min的預跑合，跑合完畢后測定原始重量，然后加載至預定的載荷進行預定時間的磨損試驗。摩擦磨損試驗結束后，將試樣用丙酮超聲清洗30min，再測定試樣的重量，并計算出試樣的磨損量(磨損失重)。每次測試前試樣和對磨件都要用丙酮清洗，每次測試后下一次測試前要將對磨件用砂紙磨到1200號，防止下一次測試時對磨件的表面粗糙度發生變化。實驗中，45Cr鋼環轉速200r/min，銅鋅鋁記憶合金環轉速180r/min，相對滑動速度0.05236m/s。試驗結果見圖1。

由圖1可以看到，加入復合變質劑的銅鋅鋁記憶合金的耐磨性在堿性介質條件下優于未加入復合變質劑的合金，并且隨著復合變質劑含量的增加耐磨性呈現出先增大后減小的趨勢。由圖1還可以發現，當載荷小于600N時，無論是否加入復合變質劑對銅鋅鋁記憶合金的耐磨性的影響不大。當載荷大于600N時，加入復合變質劑的銅鋅鋁記憶合金的磨損量明顯小于未加入復合變質劑的合金，且載荷越大，這種趨勢越明顯。這表明加入一定數量的復合變質劑，可明顯提高銅鋅鋁記憶合金重載條件下的耐磨性。分析比較數據還可發現，在堿性介質條件下，載荷大于600N時，當復合變質劑加入量為0.8%時，銅鋅鋁記憶合金的耐磨性最好。