[發明專利]一種提高機械循環下超彈性滯回耗能的銅鋅鋁記憶合金

無效

• 申請號: 201310238945.2
• 申請日: 2013-06-17
• 公開（公告）號: CN104232982A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 白高鵬;李曉薇;司松海;劉光磊;齊克堯
• 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;C22C1/02;C22F1/08
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發明屬于銅基形狀記憶合金制備技術領域，特指一種提高機械循環下超彈性滯回耗能的銅鋅鋁記憶合金。

背景技術

軟鋼由于具有變形能力強，價格低廉等優點而被作為耗能器的首選材料，但用軟鋼制作的耗能器卻具有初始剛度和屈服應力低，不可重復使用等缺點。而形狀記憶合金與其相比顯著優勢如下：（1）形狀記憶合金耗能器的耗能變形是通過材料內部組織變化（馬氏體相變）發生的，合金材料內部不會產生很多缺陷，疲勞性能好，其使用壽命長，可反復使用；（2）具有良好的自適應能力等優點。而目前用于結構振動控制的形狀記憶合金主要是NiTi合金，但由于NiTi合金昂貴的價格（是Cu基形狀記憶合金的10倍左右）和復雜的生產工藝，嚴重地限制了合金在該方面的廣泛應用和推廣。

形狀記憶合金的滯回耗能性能與合金的形狀記憶效應和超彈性有直接的關系，合金的形狀記憶性能和超彈性在熱機循環過程中都發生一定的變化。而形狀記憶合金耗能器在使用過程中不可避免地經受著周期變化的溫度和應力的作用。在這樣的工作條件下，合金的記憶效應、超彈性等力學性能指標能否保持穩定，直接影響著合金的滯回耗能性能，同樣也是CuZnAl形狀記憶合金耗能器能否實用化的關鍵問題。

本發明開發出一種提高機械循環下超彈性滯回耗能的銅鋅鋁記憶合金。

發明內容

本發明開發出一種提高機械循環下超彈性滯回耗能的銅鋅鋁記憶合金，其特征為：以電解銅、鋅錠0號、工業鋁錠A00號、1#電解鎳、復合稀土變質劑（其中Y?10～15wt％、La?10～15?wt％、Ce?8～12wt％、Tb?8～12?wt％、Nd?4～8wt％、Ni?4～8wt%、Pr?3～6wt％、Sc+Eu+Gd+Ho+Er+Tm+Lu為10～20wt%，?Ti?2～5wt%，B?2～5wt%，余為銅。）為原料。成分按重量百分比計算，即Zn26.5～27.5wt%、Al4.5～5?wt?%、復合稀土0.2～1.2?wt?%、余量是銅的比例稱重后在中頻感應熔煉爐中熔煉。熔煉工藝為：先加入預熱過的電解銅、鋅錠、鋁錠，期間要撒占合金重量0.3wt%硼砂覆蓋，待材料全部熔化后，升溫至1250℃采用沖入法加入復合稀土變質劑，澆注成直徑為φ80×150mm的鑄錠。退火處理是加熱到830℃～850℃保溫24小時后隨爐冷卻，然后去除表面2～3mm的脫鋅層，再將鑄錠在830℃～850℃保溫0.5小時后鍛打、軋制成35×35mm的棒材。然后采取以下三種熱處理方式：

1、水淬加時效，即830～850℃保溫0.5小時淬入室溫水中，然后在140℃～150℃的保溫爐中時效處理2小時后取出空冷至室溫；

2、油淬加時效，即830～850℃保溫0.5小時淬入室溫機油中，然后在140℃～150℃的保溫爐中時效處理2小時后取出空冷至室溫；

3、分級淬火，即830～850℃保溫0.5小時淬入140℃～150℃機油中，再保溫0.5小時淬入室溫水中，然后在140℃～150℃的保溫爐中時效處理2小時后取出空冷至室溫。

采用上述方法獲得Ms為－20℃±6℃的銅鋅鋁記憶合金。機械循環是指合金在Ms點以上溫度反復加載、卸載進行應力誘發馬氏體相變的過程。機械循環試樣的尺寸為：250mm×15mm×0.2mm，試樣的有效拉伸長度為210mm。對經過不同熱處理的銅鋅鋁合金進行加載，當拉力到達800N時卸載，試樣憑借其超彈性自動恢復到初始狀態。一個加載－卸載－回復的過程為一次變形，反復重復該過程，記錄每次循環后的應力應變曲線。利用WDW-200型微機控制電子式萬能試驗機測試記憶合金的滯回曲線。在測試前所有的試樣均進行變形量為1%的預拉伸，試驗過程中最大的試驗力為800N。合金滯回曲線所包圍面積的大小反映了合金滯回性能的好壞，從而反映合金耗能性能的大小。

附圖說明??

圖1水淬加時效熱處理后記憶合金多次“機械循環”后的滯回曲線

圖2?油淬加時效熱處理后記憶合金多次“機械循環”后的滯回曲線

圖3?分級淬火熱處理后記憶合金多次“機械循環”后的滯回曲線

具體實施方式??

實施例1