[發明專利]一種提高高錳鐵基合金記憶性能的淬火工藝方法

無效

• 申請號: 201310345635.0
• 申請日: 2013-08-09
• 公開（公告）號: CN104342538A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 李曉薇;劉光磊;張志敏;楊嵩;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: C21D6/00
• 分類號: C21D6/00;C21D1/18;C22C38/08
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技術領域

?本發明屬于記憶合金領域，特指一種提高高錳鐵基合金記憶性能的淬火工藝方法。

背景技術

鐵基記憶合金與鎳基、銅基記憶合金的形狀記憶機制完全不同，它不屬于熱彈性馬氏體相變，它的形狀記憶效應來源于應力誘發馬氏體的可逆轉變γ(fcc)?—ε(hcp)，母相無需經過奧氏體有序化。Fe-Mn-Si系合金屬低層錯能合金，在外加應力的作用下，母相奧氏體每隔一層密排晶面的層錯堆垛形成馬氏體ε（hcp），在升溫過程中ε（hcp）逆轉變呈現形狀記憶效應。鐵基記憶合金主要包括Fe-Mn-Co-Ti系、Fe-Pt系、?Fe-Pd系、Fe-Mn-Si系、Fe-Ni-C系。其中Fe-Mn-Si系合金有較好的記憶性能和良好的加工性能被認為最有前途。Fe-Mn-Si系合金近十年來的研究，雖已取得顯著進展，研制出多種成分的合金，可以用于管接頭等一次性記憶零件，但仍是一種不夠成熟的材料。研究近年來多人的研究結果發現此類合金能達到的完全回復應變均小于2％(回復率大于90％)。若預應變大于2％，隨預應變量增大，回復后殘留應變率增大，普遍存在著記憶不完全性。目前的主要目標，仍是盡可能增大回復率，提高記憶性能。本發明開發出一種提高高錳鐵基合金記憶性能的淬火工藝方法。

發明內容

本發明提出一種提高高錳鐵基合金記憶性能的淬火工藝方法，其特征為：Mn?25±0.1wt%，Si?5±wt?0.1%，Ni?5±0.1?wt?%，C?0.1±0.05?wt?%，復合稀土添加劑0.4~1.0?wt%，其余為Fe。復合稀土添加劑成分為：Ce?18～27wt％、Tb?8～14wt％、Y?4～8wt％、Pr?3～6wt％、La?+?Sc?+?Eu?+Gd?+?Nd?+Ho?+Er?+Tm?+Lu為10～20wt%，Zr?2～6wt%、Ti?2～5wt%，余為鐵。合金配制后在中頻感應電爐中進行熔化，當合金液溫度達到1560~1580℃時，保溫靜置3~4分鐘，當合金液溫度為1530~1550℃時，扒渣后澆注成Φ80×150mm的鑄錠。將澆注好的鑄錠，放入箱式電阻爐中進行退火，目的是消除在鑄造冷卻過程中由于各處冷卻條件不均造成的內應力，避免在后續的熱加工過程中開裂，退火溫度為1080℃~1120℃，時間為24h，退火后進行鑄件的鍛打，鍛打溫度為1000~800℃，鍛打成10mm×80mm×90mm，然后將進行線切割，切割成1mm×10mm×90mm的試樣。高錳鐵基合金試樣分別經過800℃、900℃、1000℃、1100℃初始淬火溫度淬火后，采用彎曲變形法測定鐵基合金的回復率，得到在不同的淬火溫度下訓練過程中的記憶性能（預變形量ε=4%），如圖1所示。

從這圖1可以看出，合金存在一個最佳的淬火溫度。對本發明的合金來說，在淬火溫度800℃時，合金的初始記憶回復率較大，達到56%。經過訓練后，仍然是?800℃的淬火條件下，訓練3-4次以后達到最佳的記憶回復率，為61%。其它的淬火溫度條件下記憶回復率都低于61%。

附圖說明

圖1合金在不同的淬火溫度下（800℃、900℃、1000℃、1100℃）訓練過程中的記憶性能。

具體實施方式

實施例：

Mn?25±0.1wt%，Si?5±0.1?wt?%，Ni?5±0.1?wt?%，C?0.1±0.05?wt?%，復合稀土添加劑0.4~1.0?wt%，其余為Fe。復合稀土添加劑成分為：Ce?18～27wt％、Tb?8～14wt％、Y?4～8wt％、Pr?3～6wt％、La?+?Sc?+?Eu?+Gd?+?Nd?+Ho?+Er?+Tm?+Lu為10～20wt%，Zr?2～6wt%、Ti?2～5wt%，余為鐵。合金配制后在中頻感應電爐中進行熔化，當合金液溫度達到1560~1580℃時，保溫靜置3~4分鐘，當合金液溫度為1530~1550℃時，扒渣后澆注成Φ80×150mm的鑄錠。將澆注好的鑄錠，放入箱式電阻爐中進行退火，目的是消除在鑄造冷卻過程中由于各處冷卻條件不均造成的內應力，避免在后續的熱加工過程中開裂，退火溫度為1080℃~1120℃，時間為24h，退火后進行鑄件的鍛打，鍛打溫度為1000~800℃，鍛打成10mm×80mm×90mm，然后將進行線切割，切割成1mm×10mm×90mm的試樣。低錳鐵基合金試樣分別經過800℃、900℃、1000℃、1100℃初始淬火溫度淬火后，采用彎曲變形法測定鐵基合金的回復率，得到在不同的淬火溫度下訓練過程中的記憶性能（預變形量ε=4%），如圖1所示。

從這圖1可以看出，合金存在一個最佳的淬火溫度。對本發明的合金來說，在淬火溫度800℃時，合金的初始記憶回復率較大，達到56%。經過訓練后，仍然是?800℃的淬火條件下，訓練3-4次以后達到最佳的記憶回復率，為61%。其它的淬火溫度條件下記憶回復率都低于61%。