[發明專利]一種精密儀器用Cu?Al?Mn形狀記憶合金減震裝置及其制造方法有效

申請號：	201510295877.2	申請日：	2015-06-02
公開（公告）號：	CN104963994B	公開（公告）日：	2017-06-20
發明（設計）人：	黃海友;劉記立;謝建新	申請（專利權）人：	北京科技大學
主分類號：	F16F15/06	分類號：	F16F15/06;C22C9/01
代理公司：	北京金智普華知識產權代理有限公司11401	代理人：	皋吉甫
地址：	100083***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種精密儀器 cu al mn 形狀記憶合金減震裝置及其制造方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于金屬材料制備及應用領域，涉及一種形狀記憶合金減震裝置的設計與應用，具體是一種精密儀器用Cu-Al-Mn形狀記憶合金減震裝置及其制造方法。

背景技術

精密儀器或設備由于其結構復雜，制造精細，往往對震動較為敏感，在使用、移動或運輸過程中需要采用較好的減震、防震措施，以保證其使用過程中的穩定性或在移動或運輸過程中不受破壞。目前常用的精密儀器減震裝置主要有兩種，一種為利用材料本身的彈性作為減震元件，例如以橡膠墊、氣墊、彈簧、泡沫塑料等作為減震材料所設計的減震裝置。另外一種為采用機電器件制成的穩定裝置。由于機電器件制成的穩定裝置，需要動力機構驅動，裝置復雜，對使用環境要求高。因此，目前的減震裝置絕大多數仍利用材料本身的彈性作為減震元件。相比橡膠墊等上文所列出的僅以彈性變形作為吸能減震機理的減震材料，形狀記憶合金具有如下優勢：1.除彈性變形外，還能通過發生特殊的熱彈性馬氏體相變吸收大量能量，具有更優的吸能減震能力；2.阻尼系數大，彈性模量高，強度高，耐熱、耐磨損、耐腐蝕性能優異；3具有自驅動、自復位功能。因此，形狀記憶合金已成為一種重要的吸能、減震材料。

當形狀記憶合金作為吸能、減震材料應用時，更高的強度和更大的超彈性均可提高合金對外部能量的吸收能力，具有更優的吸能、減震功能。但形狀記憶合金的高強度和高超彈性往往難以同時獲得，例如，單晶Cu-Al-Mn合金具有10％以上的高超彈性，但其強度低，一般在200MPa以下。而普通多晶組織Cu-Al-Mn合金強度在200MPa～400MPa之間，但其超彈性低，一般不超過4％。目前，制備同時具有高強度和高超彈性的Cu-Al-Mn形狀記憶合金仍面臨極大的挑戰。

精密儀器在使用、移動或運輸過程中對置于其下部的減震裝置在不同方向上具有不同的功能需求。在鉛垂方向上，要求減震裝置具有良好的吸能能力，起到良好的減震、抗震作用，保證精密儀器的不受震動干擾或損壞；而在水平方向上，要求減震裝置具有一定的減震、吸能作用的同時，具有較高的強度和剛度以防止精密儀器產生搖擺而保持穩定。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種具有功能各向異性的精密儀器設備用Cu-Al-Mn形狀記憶合金減震裝置，以滿足精密儀器設備用減震裝置的實際需求。

為實現上述目的，本發明采用以下去技術方案：

一種精密儀器用Cu-Al-Mn形狀記憶合金減震裝置，所述減震裝置包括：工作臺、減震組件和底座，所述減震組件連接所述工作臺與所述底座，所述減震組件由多塊具有強各向異性的柱狀晶組織Cu-Al-Mn形狀記憶合金板組成。

進一步的，所述多個Cu-Al-Mn形狀記憶合金板豎直放置并沿水平方向疊合。

進一步的，所述Cu-Al-Mn形狀記憶合金板凝固方向與鉛垂方向平行。

進一步的，所述多個Cu-Al-Mn形狀記憶合金板疊合端面切齊。

進一步的，所述多個Cu-Al-Mn形狀記憶合金板上端疊合端面與所述工作臺連接。

進一步的，所述多個Cu-Al-Mn形狀記憶合金板下端疊合端面與所述底座連接。

一種精密儀器用Cu-Al-Mn形狀記憶合金減震裝置制造方法，所述方法具體步驟如下：

步驟1：以純度99.9％以上的無氧銅、電解鋁和電解錳為原料，采用電磁感應真空熔煉方法制備預制合金，合金熔煉溫度為1300℃，冷卻方式為空冷、水淬均可，獲得成分均勻的預制合金；

步驟2：將預制合金在1100℃重新熔化，保溫20min后，澆注到底部為水冷銅模冷卻、周向保溫溫度為1100℃的石墨結晶器中，合金由下而上定向凝固，形成柱狀晶組織，凝固過程中的溫度梯度大于7℃/mm；