一种铜铝铁锰高温形状记忆合金及其制备方法技术

一种铜铝铁锰高温形状记忆合金及其制备方法，涉及一种高温形状记忆合金。提供具有高的马氏体相变温度、稳定的超大形状记忆效应及其优异的稳定性、较好的塑性和低成本的一种铜铝铁锰高温形状记忆合金及其制备方法。所述的铜铝铁锰高温形状记忆合金的组成及其按质量百分比的含量为铜75%～83%、铝9%～13%、铁3%～6%、锰2%～9%。将铜、铝、铁和锰原料放入熔炼炉中，抽真空，充入氩气，在氩气氛围下熔炼，即得到铜铝铁锰高温形状记忆合金锭材；将所得的镍锰铜镓高温形状记忆合金锭材切成试样；将所得的镍锰铜镓高温形状记忆合金试样进行热处理，热处理后进行冰水淬火，即得到铜铝铁锰高温形状记忆合金。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高温形状记忆合金，尤其是涉及低成本的、实用的，具有稳定超大形状记忆效应的一种铜铝铁锰(CuAlFeMn)高温形状记忆合金及其制备方法。
技术介绍
近年来，国内外学者已对高温形状记忆合金进行了大量的研究，相继研究了N1-T1-Pd, N1-T1-Hf/Zr、N1-Al及Cu-Al基和N1-Mn-Ga等高温形状记忆合金(1、王永前，赵连城，高温形状记忆合金研究进展，功能材料，1995,26 (4):377 ;2、彭红缨，魏中国，杨大智，高温形状记忆合金的研究进展，材料科学与工程，1994，12 (I):5 ;3、K.0tsuka,X.Ren, Recent development in the research of shape memory alloys,Intermetallics,1999, 7:511 ；4> J.Van Humbeeck,High temperature shape memory al loys,J.Eng.Mater.Tech,1999,121:98 ；5> H.B.Xu, Y.Q.Ma, C.B.Jiang, A high-temperature shape memoryalloy Ni54Mn25Ga21Appl.Phys.Lett，2003，82:320)。但是到目前为止，以上合金都存在许多问题，如Cu-Al和N1-Al基合金的热稳定性差；T1-N1-Hf/Zr合金脆性大，无法进行冷热加工；N1-T1-Pd合金虽具有最好的综合性能，但Pd价格昂贵，成本问题限制了该合金的应用；NiMnGa单晶的形状记忆可回复应变是迄今为止高温形状记忆合金中最好的(6.1%)，而且具有良好的可逆马氏体相变稳定性和形状记忆效应稳定性。但从实用的角度考虑，单晶的制备、尺寸以及成本方面的因素使其应用前景具有很大局限性，所以要想走向实用，必须是制备工艺简单的多晶材料。因此，具有稳定形状记忆效应的新型低成本高温形状记忆合金的研究越来越受到人们的关注。从实用性的角度考虑，CuAl基形状记忆合金生产成本低廉(仅为N1-Ti合金的1/10)，热加工性能好，且具有优异的导电导热性能，生产工艺简单，因而具有十分诱人的应用前景(6、郭明星，汪明朴，李周，程建奕，高温铜基形状记忆合金的研究，金属功能材料，2004，11:3 ;7、李周，汪明朴，徐根应，铜基形状记忆合金材料，中南大学出版社，2010 ;8、刘和，徐祖耀，铜基形状记忆合金，机械工程材料，1988，5:24)。Cu基形状记忆合金主要有 Cu-Sn、Cu-Zn 和 Cu-Al 三个系列(9、M.H.Wu, Engineering aspects of shapememory alloys, 1990:69 ;9、马云庆，NiMnGa及CuAl基高温形状记忆合金相变行为及热稳定性研究，北京航空航天大学，2003)。Cu-Sn系合金由于其形状记忆性能差而研究较少，Cu-Zn系记忆合金的相变温度一般低于100°C，不具备发展成为高温形状记忆合金的潜力，而Cu-Al系合金是Cu基记忆合金中唯一具有发展成为高温形状记忆合金潜力的合金体系。国内外学者对该合金体系也进行了许多的尝试，所研究的合金体系有Cu-Al-N1、Cu-Zn-Al > Cu-A 1-Ag > Cu-Al-Nb > Cu-Al-Co > Cu-A 1-Zr > Cu-Al-Pd、Cu-Al-Fe 等(10、徐祖耀，形状记忆材料，上海交通大学出版社，2001 ;2、彭红缨，魏中国，杨大智，高温形状记忆合金的研究进展，材料科学 与工程，1994，12 (I):5 ;6、郭明星，汪明朴，李周，程建奕，高温铜基形状记忆合金的研究，金属功能材料，2004，11，3 ;7、李周，汪明朴，徐根应，铜基形状记忆合金材料，中南大学出版社，2010 ;11、刘和，徐祖耀，铜基形状记忆合金，机械工程材料，1988: 5，24 ; 12、Τ.N.Raju, V.Sampath, Effect of ternary addition of iron onshape memory characteristics of Cu-Al alloys, Journal of Materials Engineeringand Performance,2011,20 (4-5): 767 ;13、J.Lelatko, H.Morawiec, High temperatureCu-Al-Nb-based shape memory alloys, J.Phys.1V France, 2011，11:487)。但是，Cu-Al-Ni合金的多晶合金很脆，在只有2%左右的应变后即发生断裂，而且其形状记忆效应的稳定性差，因而难以实际应用；Cu-Zn-Al合金的热稳定性较差，在较高温度下使用容易导致记忆性能丧失；Cu-Al-Ag、Cu-Al-Co、Cu-Al-Zr、Cu-Al-Fe和Cu-Al-Nb合金虽呈现出高的马氏体转变温度，但合金的塑性和稳定性都较差；CuAl-Pd合金的相变滞后较大，已呈现出半热弹性马氏体转变的特征，形状记忆效应较小。因此，新型Cu-Al基高温形状记忆合金必须具备:高的马氏体相变温度、优异的形状记忆效应及其稳定性、较好的多晶塑性和低成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供具有高的马氏体相变温度、稳定的超大形状记忆效应及其优异的稳定性、较好的塑性和低成本的一种铜铝铁锰(CuAlFeMn)高温形状记忆合金及其制备方法。本专利技术所述的铜铝铁锰(CuAlFeMn)高温形状记忆合金的组成及其按质量百分比的含量为铜75% 83%、铝9% 13%、铁3% 6%、锰2% 9%。本专利技术所述的铜铝铁锰(CuAlFeMn)高温形状记忆合金材料的制备方法包括以下步骤:1)将铜、铝、铁和锰原料放入熔炼炉中，抽真空，充入氩气，在氩气氛围下熔炼，即得到铜铝铁锰高温形状记忆合金锭材；在步骤I)中，所述铜、铝、铁和锰原料的纯度最好不小于99.5% ;所述熔炼炉可为真空熔炼炉，所述抽真空的真空度至少6.6 X10_3Pa，所述充入氩气至0.7 X IO5Pa ;所述熔炼最好至少反复熔炼4次。2)将步骤I)中所得的镍锰铜镓高温形状记忆合金锭材切成试样； 在步骤2)中，所述将步骤I)中所得的镍锰铜镓高温形状记忆合金锭材切成试样，可采用线切割方法切成圆柱状试样或片状试样，所述圆柱状试样的直径可为2 4_，高度可为4 6mm,所述片状试样的厚度可为4 6mm。3)将步骤2)中所得的镍锰铜镓高温形状记忆合金试样进行热处理，热处理后进行冰水淬火，即得到铜铝铁锰高温形状记忆合金。在步骤3)中，所述热处理的温度可为700 900°C，热处理的时间可为20 26h，热处理的真空度至少5Pa。与现有技术相比，本专利技术具有以下突出的优点:1)超大的形状记忆效应。本专利技术的铜铝铁锰(CuAlFeMn)高温形状记忆合金呈现目前为止高温形状记忆合金中最大的形状记忆效应9.3%，远大于现有的高温形状记忆合金(现有高温形状记忆合金中，NiMnGa单晶呈现6.1%的最大形状记忆效应)。本专利技术的铜铝铁锰(CuAlFeMn)高温形状记忆合金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜铝铁锰高温形状记忆合金，其特征在于其组成及其按质量百分比的含量为铜75%～83%、铝9%～13%、铁3%～6%、锰2%～9%。

【技术特征摘要】
1.一种铜铝铁锰高温形状记忆合金，其特征在于其组成及其按质量百分比的含量为铜75% 83%、铝 9% 13%、铁 3% 6%、锰 2% 9%。2.如权利要求1所述一种铜铝铁锰高温形状记忆合金材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤: 1)将铜、铝、铁和锰原料放入熔炼炉中，抽真空，充入氩气，在氩气氛围下熔炼，即得到铜铝铁锰高温形状记忆合金锭材； 2)将步骤I)中所得的镍锰铜镓高温形状记忆合金锭材切成试样； 3)将步骤2)中所得的镍锰铜镓高温形状记忆合金试样进行热处理，热处理后进行冰水淬火，即得到铜铝铁锰高温形状记忆合金。3.如权利要求2所述一种铜铝铁锰高温形状记忆合金材料的制备方法，其特征在于在步骤I)中，所述铜、铝、铁和锰原料的纯度不小于99.5%。4.如权利要求2所述一种铜铝铁锰高温形状记忆合金材料的制备方法，其特征在于在步骤I)中，所述熔炼炉为真空熔炼炉。5.如权利要求2所述一种铜铝铁锰高温形状记忆合金材料的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨水源，刘兴军，王翠萍，苏渝，施展，张锦彬，黄艺雄，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：