一种铜锌铝形状记忆合金耐磨材料及其制备方法技术

一种铜锌铝形状记忆合金耐磨材料及其制备方法，涉及一种形状记忆合金材料的制备技术领域，制备方法为：以电解铜、０＃锌、００＃铝、电解镍为原材料，按成分配比加入复合稀土细化剂进行熔炼，当合金液温度达到１２３０℃～１２５０℃时，浇注成铸锭，加热到８００℃～８２０℃保温２４小时后随炉冷却，然后去除表面２～３ｍｍ的脱锌层，再锻造成板材，在８３０～８７０℃＋１３０～１７０℃＋４０～６０℃条件下进行两级时效热处理。铜锌铝形状记忆合金耐磨材料按质量百分数计，Ｚｎ２４．５％～２６％，Ａｌ３．７％～３．８％，Ｎｉ０．９％～１．０％，０．０６％～０．０９％的复合稀土细化剂，复合稀土细化剂的组成以质量百分数计，为Ｌａ４５．５％，Ｃｅ４４．９％，Ｐｒ７．７％，Ｎｄ１．９％，余为铜。本发明专利技术成本仅为锡青铜、铝铁青铜的７５％～８５％，耐磨性能比锡青铜、铝铁青铜提高１００％以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种形状记忆合金材料的制备
，特制一种铜锌铝形状记忆合金耐磨材料。
技术介绍
铜合金作为耐磨材料被广泛地应用在轴瓦、弹簧垫片、蜗轮、蜗杆上。铝铁青铜与锡青铜是应用比较广泛的两种合金。这两种材料存在的问题是1、铸造工艺比较复杂，成型性能差，导致生产时的成品率低；2、成本较高，导致生产效益低。文献{1、王红卫等Cu基形状记忆合金干滑动磨损研究，金属学报.1991，27(6)A445-448；2、王凤庭CuZnAl形状记忆合金耐磨性研究，大连理工大学学报.1991，31(2)245-248}研究了铜锌铝形状记忆合金的干磨损性能，以及油润滑定载荷条件下的磨损性能。但是对于采用复合稀土细化方法提高了铜锌铝形状记忆合金的机械性能和防止马氏体稳定后，在干滑动磨损条件下，不同热处理工艺、载荷、磨损时间和相变温度对铜锌铝形状记忆合金磨损性能的影响等研究都未曾有过报道，经过查询，也未见有相关专利发表。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种铜锌铝(复合稀土)形状记忆合金，其成本仅为锡青铜、铝铁青铜的75％～85％，耐磨性能比锡青铜、铝铁青铜提高100％以上。一种铜锌铝形状记忆合金耐磨材料，其特征为以电解铜、0#锌、00#铝、电解镍为原材料，按质量百分数计，Zn24.5％～26％，Al3.7％～3.8％，Ni0.9％～1.0％，0.06％～0.09％的复合稀土细化剂，复合稀土细化剂的组成以质量百分数计，为La45.5％，Ce44.9％，Pr7.7％，Nd1.9％，余为铜，以保证获得合金相变点Af为70℃，其中以Zn25.25％，Al3.74％，Ni0.98％，0.07％的复合稀土细化剂为最佳。上述铜锌铝形状记忆合金耐磨材料的制备方法，其特征在于将原材料按成分配比加入复合稀土细化剂进行熔炼，当合金液温度达到1230℃～1250℃时，浇注成铸锭，加热到800℃～820℃保温24小时后随炉冷却，然后去除表面2～3mm的脱锌层，再锻造成板材，在830～870℃+130～170℃+40～60℃条件下进行两级时效热处理，其中以850℃+150℃+50℃两级时效热处理为最佳，也是保证获得合金相变点Af为70℃。附图说明图1为294N载荷、相同磨损条件下，不同的铜合金磨损表面电镜照片。图2磨损失重与合金相变点的关系具体实施方式以电解铜、0#锌和00#铝为原材料，Zn25.82％，Al3.76％，Ni0.96％，余为铜。加入0.07％的复合稀土细化剂，其中La45.5％，Ce44.9％，Pr7.7％，Nd1.9％，经中频感应电炉熔炼，当合金液温度达到1240℃时，浇注成直径为φ80×150mm的铸锭，退火处理是加热到820℃保温24小时后随炉冷却，然后去除表面2～3mm的脱锌层，再锻打至11mm厚的板材。合金热处理工艺为850℃+150℃+50℃两级时效热处理。磨损试验采用MM-200磨损试验机，试样的尺寸为19.5×10×8(mm)，称重采用万分之一光电天平。图1为294N载荷、相同磨损条件下，不同的铜合金磨损表面电镜照片。两种常见的普通铜合金在相同的磨损条件下，磨损表面粗糙，出现的缺陷较多，合金的磨损机制主要为微观切削。主要原因在于，合金在载荷作用下产生塑性变形，普通铜合金的硬度远远低于经调质处理过的45#钢，45#钢的微凸起与经反复挤压过的磨屑一起在合金表面随摩擦环一起运动，对合金表面形成微观切削，造成普通铜合金失重。铜锌铝(复合稀土)形状记忆合金经294N载荷作用过后，磨损表面比较光洁。在同样载荷作用下，铜锌铝(复合稀土)形状记忆合金不仅产生塑性变形，而且产生弹性变形，其塑性变形量远远小于普通铜合金，塑性变形又是合金失重的前提，同时应力诱发马氏体相变降低了微裂纹的扩展。因此，铜锌铝(复合稀土)1形状记忆合金耐磨性比普通铜合金好。由表1可以看出铜锌铝(复合稀土)形状记忆合金耐磨材料耐磨性能较其他铜合金耐磨性能好。表1 不同载荷对不同合金磨损性能的影响 图2磨损失重与合金相变点的关系，可以看出铜锌铝(复合稀土)形状记忆合金耐磨材料的成分为Zn25.82％，Al3.76％，Ni0.96％，余为铜时，即合金相变点Af为70℃时，合金耐磨性最好。权利要求1.一种铜锌铝形状记忆合金耐磨材料，其特征为以电解铜、0#锌、00#铝、电解镍为原材料，按质量百分数计，Zn24.5％～26％，Al3.7％～3.8％，Ni0.9％～1.0％，0.06％～0.09％的复合稀土细化剂，余为铜；复合稀土细化剂的组成以质量百分数计，La45.5％，Ce44.9％，Pr7.7％，Nd1.9％。2.根据权利要求1所述的铜锌铝形状记忆合金耐磨材料，其特征在于Zn25.25％，Al3.74％，Ni0.98％，复合稀土细化剂为0.07％。3.根据权利要求1所述的铜锌铝形状记忆合金耐磨材料的制备方法，其特征在于将原材料按成分配比加入复合稀土细化剂进行熔炼，当合金液温度达到1230℃～1250℃时，浇注成铸锭，加热到800℃～820℃保温24小时后随炉冷却，然后去除表面2～3mm的脱锌层，再锻造成板材，在830～870℃+130～170℃+40～60℃条件下进行两级时效热处理。4.根据权利要求3所述的铜锌铝形状记忆合金耐磨材料的制备方法，其特征在于850℃+150℃+50℃两级时效热处理。全文摘要，涉及一种形状记忆合金材料的制备
，制备方法为以电解铜、0#锌、00#铝、电解镍为原材料，按成分配比加入复合稀土细化剂进行熔炼，当合金液温度达到1230℃～1250℃时，浇注成铸锭，加热到800℃～820℃保温24小时后随炉冷却，然后去除表面2～3mm的脱锌层，再锻造成板材，在830～870℃+130～170℃+40～60℃条件下进行两级时效热处理。铜锌铝形状记忆合金耐磨材料按质量百分数计，Zn24.5％～26％，Al3.7％～3.8％，Ni0.9％～1.0％，0.06％～0.09％的复合稀土细化剂，复合稀土细化剂的组成以质量百分数计，为La45.5％，Ce44.9％，Pr7.7％，Nd1.9％，余为铜。本专利技术成本仅为锡青铜、铝铁青铜的75％～85％，耐磨性能比锡青铜、铝铁青铜提高100％以上。文档编号C22C1/02GK101033516SQ200610161600公开日2007年9月12日 申请日期2006年12月29日 优先权日2006年12月29日专利技术者司乃潮 申请人:江苏大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜锌铝形状记忆合金耐磨材料，其特征为：以电解铜、０＃锌、００＃铝、电解镍为原材料，按质量百分数计，Ｚｎ２４．５％～２６％，Ａｌ３．７％～３．８％，Ｎｉ０．９％～１．０％，０．０６％～０．０９％的复合稀土细化剂，余为铜；复合稀土细化剂的组成以质量百分数计，Ｌａ４５．５％，Ｃｅ４４．９％，Ｐｒ７．７％，Ｎｄ１．９％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：司乃潮，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]