本发明专利技术公开了一种含有稀土记忆合金层的铝铅硅合金的制备方法，本发明专利技术通过向合金熔体中添加微量的Zn和C，在合金熔体冷却发生液‑液相变前，Zn和C以ZnC粒子形式自熔体中沉淀析出，从而大幅度形核率；本发明专利技术采用磁控溅射的方法，并采用低温轧制的手段，在铝铅硅合金表面形成稀土记忆合金层，能够将提升该合金的屈服强度，使得铝铅硅合金的表面均匀致密、膜基结合强度高、力学性能优良。
Preparation method of Al Pb Si alloy containing rare earth memory alloy layer
The invention discloses a preparation method of aluminum lead silicon alloy containing the rare earth memory alloy layer. By adding trace Zn and C to the alloy melt, the Zn and C are precipitated in the form of ZnC particles in the form of ZnC particles before the molten liquid phase transition of the alloy melt cooling liquid, and the magnetic sputtering is used in the invention. By means of low temperature rolling, the rare-earth memory alloy layer is formed on the surface of Al lead silicon alloy, which can improve the yield strength of the alloy, which makes the surface of Al lead silicon alloy uniform and compact, the bonding strength of the film base is high, and the mechanical properties are excellent.
【技术实现步骤摘要】
一种含有稀土记忆合金层的铝铅硅合金的制备方法所属
本专利技术涉及铝合金制造领域，具体涉及一种含有稀土记忆合金层的铝铅硅合金的制备方法。
技术介绍
合金材料由于在材料中存在多种金属元素，因此可以具有不同金属元素的特性，具备了不同金属元素的特性后，扩大了合金材料的性能和使用范围。铜铝合金合金的使用范围很广，可以用于轻工、重工、电子行业等。Al-Pb合金是一种重要的轴瓦材料，在Al中加入适量的Pb可提高材料的减摩性。形状记忆合金（ShapeMemoryAlloy，SMA）是指经过适当变形后，在一定物理条件变化下能自动做功而恢复变形前形状的合金。形状记忆合金因其具有较高的可恢复性形变，已成为一种重要的功能材料，获得了广泛应用。镍钛系形状记忆具有记忆恢复原形、无磁性、耐磨耐蚀、耐高温、无毒性的特点。不过，当前的形状记忆合金的屈服强度一般在700MPa以下。
技术实现思路
本专利技术提供一种含有稀土记忆合金层的铝铅硅合金的制备方法，本专利技术通过向合金熔体中添加微量的Zn和C，在合金熔体冷却发生液-液相变前，Zn和C以ZnC粒子形式自熔体中沉淀析出，从而大幅度形核率；本专利技术采用磁控溅射的方法，并采用低温轧制的手段，在铝铅硅合金表面形成稀土记忆合金层，能够将提升该合金的屈服强度，使得铝铅硅合金的表面均匀致密、膜基结合强度高、力学性能优良。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种含有稀土记忆合金层的铝铅硅合金的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）制备铝铅合金基材采用铸造技术，向Al-Pb合金熔体中添加微量的Zn和C，在合金熔体冷却过程中，于液-液相变前，Zn和C以ZnC粒子形式自合金熔体中沉淀析出，析出的ZnC粒子在合金熔体发生液-液相变时作为富Pb相或富Bi相液滴的形核基底，提高富Pb或富Bi相液滴的形核率，促进具有弥散型复合凝固组织的Al-Pb或Al-Bi合金的获得；所述Zn和C在熔炼Al-Pb合金时加入，合金熔体的熔炼温度和浇注温度高于合金组元互溶温度150K以上，低于1220K；所述Zn和C加入合金熔体后全部溶解于合金熔体中，合金熔体中添加的Zn和C的摩尔比例为(1-1.1)：1；（2）将材料按比例配料，其中配料比例为硅的质量百分比为21％-35％，余量为上述铝铅合金基材；将上述配料过热到液相线温度以上90-120℃精炼；将精炼后的合金熔液倒入预热后的定量炉并盖好炉盖；将定量炉盖顶部的阀门打开，同时打开氩气瓶的阀门，直至炉内的空气完全排尽为止，最后关闭炉盖顶部的阀门和氩气瓶的阀门；将炉内合金熔液过热到液相线温度以上250-300℃；将炉内合金熔液在液相线温度以上250-300℃情况下保温0.5-1小时；用定量泵通过升液管将过热的高温合金熔液输送至控制形核器，控制形核器将高温合金熔液快速冷却至半固态温度区并完成半固态浆料制备；将得到的半固态浆料直接流变压铸，并做致密化加工，得到基材；（3）基材预处理所述基材预处理，可依次进行研磨抛光、超声清洗和离子源清洗；（4）制备稀土记忆合金靶材该稀土记忆合金靶材由钛、镍、铝、钇、铬、硅元素构成；按重量份包括如下组分：钛55-65份，镍10-12份；铝6-9份；钇1-3份、铬4-6份；硅1-2份；采用熔炼法制备得到稀土记忆合金靶材；（5）采用上述合金靶材，使用磁控溅射方法，在上述基材上形成薄膜状的稀土记忆合金层：抽真空至10-4Pa以上，充入氮气，然后再抽真空至10-4Pa，调整工作电压为500V，溅射占空比65-68%，开始进行溅射沉积，控制厚度为150-250μm得到薄膜状的稀土记忆合金层；启动轧机系统，设定上下轧辊的速比为1.2-1.5，设定每次轧制形变量为2-3%；设定低速辊的速度为0.05-0.1m/s，开始具有稀土记忆合金层的钨镍合金的轧制过程；一次轧制过后，重复进行轧制3-5次，轧制过程中，保持环境温度为-30至-20摄氏度；在150-200摄氏度进行低温热处理1-2h，得到产品。本专利技术具备以下优点：（1）本专利技术通过向合金熔体中添加微量的Zn和C，在合金熔体冷却发生液-液相变前，Zn和C以ZnC粒子形式自熔体中沉淀析出，从而大幅度形核率；（2）本专利技术采用磁控溅射的方法，并采用低温轧制的手段，在铝铅硅合金表面形成稀土记忆合金层，能够将提升该合金的屈服强度，使得铝铅硅合金的表面均匀致密、膜基结合强度高、力学性能优良。具体实施方式实施例一采用铸造技术，向Al-Pb合金熔体中添加微量的Zn和C，在合金熔体冷却过程中，于液-液相变前，Zn和C以ZnC粒子形式自合金熔体中沉淀析出，析出的ZnC粒子在合金熔体发生液-液相变时作为富Pb相或富Bi相液滴的形核基底，提高富Pb或富Bi相液滴的形核率，促进具有弥散型复合凝固组织的Al-Pb或Al-Bi合金的获得；所述Zn和C在熔炼Al-Pb合金时加入，合金熔体的熔炼温度和浇注温度高于合金组元互溶温度150K以上，低于1220K；所述Zn和C加入合金熔体后全部溶解于合金熔体中，合金熔体中添加的Zn和C的摩尔比例为1.1：1；将材料按比例配料，其中配料比例为硅的质量百分比为21％，余量为上述铝铅合金基材；将上述配料过热到液相线温度以上90℃精炼；将精炼后的合金熔液倒入预热后的定量炉并盖好炉盖；将定量炉盖顶部的阀门打开，同时打开氩气瓶的阀门，直至炉内的空气完全排尽为止，最后关闭炉盖顶部的阀门和氩气瓶的阀门；将炉内合金熔液过热到液相线温度以上250℃；将炉内合金熔液在液相线温度以上250℃情况下保温0.5小时；用定量泵通过升液管将过热的高温合金熔液输送至控制形核器，控制形核器将高温合金熔液快速冷却至半固态温度区并完成半固态浆料制备。将得到的半固态浆料直接流变压铸，将锭坯进行致密化加工，即得到致密度大于99％的铝铅硅合金基材。基材预处理，所述基材预处理，可依次进行研磨抛光、超声清洗和离子源清洗。所述研磨抛光，可将基材先在600目的金刚石砂轮盘上进行粗磨10min，然后在1200目的金刚石砂轮盘上进行细磨10min，再用W2.5的金刚石抛光粉进行抛光至试样表面均匀光亮，所述超声清洗，可将研磨抛光后的基材按以下顺序清洗，丙酮超声清洗5min→无水乙醇超声清洗5min→烘干待用，所述离子源清洗，可采用霍尔离子源对基材进行清洗5min，压强为2×10-2Pa，基材温度为300℃，氩气通量为10sccm，偏压为-100V，阴极电流为29.5A，阴极电压为19V，阳极电流为7A，阳极电压为80V，以清除基材表面的吸附气体以及杂质，提高沉积涂层与基材的结合强度以及成膜质量。制备稀土记忆合金靶材，该稀土记忆合金靶材由钛、镍、铝、钇、铬、硅元素构成；按重量份包括如下组分：钛55份，镍10份；铝6份；钇1份、铬4份；硅1份；采用熔炼法制备得到稀土记忆合金靶材。采用上述合金靶材，使用磁控溅射方法，在上述基材上形成薄膜状的稀土记忆合金层：抽真空至10-4Pa以上，充入氮气，然后再抽真空至10-4Pa，调整工作电压为500V，溅射占空比65%，开始进行溅射沉积，控制厚度为150μm得到薄膜状的稀土记忆合金层。启动轧机系统，设定上下轧辊的速比为1.2，设定每次轧制形变量为2%；设定低速辊的速度为0.05m/s，开始具有稀土记忆合金层的钨镍合金的轧制过程；一次轧制过后，重复进行轧本文档来自技高网...
【技术保护点】
1. 一种含有稀土记忆合金层的铝铅硅合金的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）制备铝铅合金基材采用铸造技术，向Al‑Pb合金熔体中添加微量的Zn和C，在合金熔体冷却过程中，于液‑液相变前，Zn和C以ZnC粒子形式自合金熔体中沉淀析出，析出的ZnC粒子在合金熔体发生液‑液相变时作为富Pb相或富Bi相液滴的形核基底，提高富Pb或富Bi相液滴的形核率，促进具有弥散型复合凝固组织的Al‑Pb或Al‑Bi合金的获得；所述Zn和C在熔炼Al‑Pb 合金时加入，合金熔体的熔炼温度和浇注温度高于合金组元互溶温度150K以上，低于1220K；所述Zn和C加入合金熔体后全部溶解于合金熔体中，合金熔体中添加的Zn和C的摩尔比例为(1‑1.1)：1；（2）将材料按比例配料，其中配料比例为硅的质量百分比为21％‑35％，余量为上述铝铅合金基材；将上述配料过热到液相线温度以上90‑120℃精炼；将精炼后的合金熔液倒入预热后的定量炉并盖好炉盖；将定量炉盖顶部的阀门打开，同时打开氩气瓶的阀门，直至炉内的空气完全排尽为止，最后关闭炉盖顶部的阀门和氩气瓶的阀门；将炉内合金熔液过热到液相线温度以上250‑300℃；将炉内合金熔液在液相线温度以上250‑300℃情况下保温0.5‑1小时；用定量泵通过升液管将过热的高温合金熔液输送至控制形核器，控制形核器将高温合金熔液快速冷却至半固态温度区并完成半固态浆料制备；将得到的半固态浆料直接流变压铸，并做致密化加工，得到基材；（3）基材预处理所述基材预处理，可依次进行研磨抛光、超声清洗和离子源清洗；（4）制备稀土记忆合金靶材该稀土记忆合金靶材由钛、镍、铝、钇、铬、硅元素构成；按重量份包括如下组分：钛55‑65份，镍10‑12份；铝6‑9份；钇1‑3份、铬4‑6份；硅1‑2份；采用熔炼法制备得到稀土记忆合金靶材 ；（5）采用上述合金靶材，使用磁控溅射方法，在上述基材上形成薄膜状的稀土记忆合金层：抽真空至10‑4Pa以上，充入氮气，然后再抽真空至10‑4Pa，调整工作电压为500V，溅射占空比65‑68%，开始进行溅射沉积，控制厚度为150‑250μm得到薄膜状的稀土记忆合金层；启动轧机系统，设定上下轧辊的速比为1.2‑1.5 ，设定每次轧制形变量为2‑3%；设定低速辊的速度为0.05‑0.1m/s，开始具有稀土记忆合金层的钨镍合金的轧制过程；一次轧制过后，重复进行轧制3‑5次，轧制过程中，保持环境温度为‑30至‑20摄氏度；在150‑200摄氏度进行低温热处理1‑2h，得到产品。...
【技术特征摘要】
1.一种含有稀土记忆合金层的铝铅硅合金的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）制备铝铅合金基材采用铸造技术，向Al-Pb合金熔体中添加微量的Zn和C，在合金熔体冷却过程中，于液-液相变前，Zn和C以ZnC粒子形式自合金熔体中沉淀析出，析出的ZnC粒子在合金熔体发生液-液相变时作为富Pb相或富Bi相液滴的形核基底，提高富Pb或富Bi相液滴的形核率，促进具有弥散型复合凝固组织的Al-Pb或Al-Bi合金的获得；所述Zn和C在熔炼Al-Pb合金时加入，合金熔体的熔炼温度和浇注温度高于合金组元互溶温度150K以上，低于1220K；所述Zn和C加入合金熔体后全部溶解于合金熔体中，合金熔体中添加的Zn和C的摩尔比例为(1-1.1)：1；（2）将材料按比例配料，其中配料比例为硅的质量百分比为21％-35％，余量为上述铝铅合金基材；将上述配料过热到液相线温度以上90-120℃精炼；将精炼后的合金熔液倒入预热后的定量炉并盖好炉盖；将定量炉盖顶部的阀门打开，同时打开氩气瓶的阀门，直至炉内的空气完全排尽为止，最后关闭炉盖顶部的阀门和氩气瓶的阀门；将炉内合金熔液过热到液相线温度以上250-300℃；将炉内合金熔液在液相线温度以上250-300℃情况下保温0.5-...
【专利技术属性】
技术研发人员：瞿凌飞，
申请(专利权)人：瞿凌飞，
类型：发明
国别省市：湖北,42
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