本发明专利技术涉及一种多晶铁基形状记忆超弹性合金及其制备方法。该合金按原子百分数含有如下组分：25-30%的Ni，10-13%的Al，0.8-1%的Ta和55-65%Fe，以及一些不可避免的杂质。制备方法中包括固溶处理和时效处理。该发明专利技术的多晶铁基超弹性合金具有可恢复形变量较大、超弹性好、强度高、硬度大及可加工性好等特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于铁基形状记忆合金，更具体而言，涉及一种多晶的具有超弹性和高强度的铁基形状记忆合金。
技术介绍
作为潜在的固态驱动器材料，形状记忆合金(SMAs)具有很高的能量密度，并且对电力设备要求较低，常用于航空、航天、机械、电子、交通能源、医疗等领域。形状记忆合金一般都呈现出较好的形状记忆效应和超弹性(也叫伪弹性)，对于非铁基的合金有N1-Ti合金、N1-Al合金、Cu-Zn-Al合金以及Cu-Al-Ni合金等，铁基的合金有Fe-N1-Co-Ti合金、Fe-Mn-Si合金、Fe-N1-C合金以及Fe-N1-Cr合金等。T1-Ni合金拥有很好的形状记忆效应和较高的超弹性，常用于医用导管、眼镜架等方面，但T1-Ni合金的加工性能差、强度较低和高成本限制了它的应用，另外T1-Ni合金的超弹性还不是很高，其超弹性应变在8%左右，还不能很好地满足如阻尼材料、传感器材料等对超弹性要求较高的材料领域。其他的非铁基材料要么超弹性比较小，要么强度不高，因此几乎没有实际应用的例子。铁基合金具有原材料成本低、易于成型加工等优点。如果铁基形状记忆合金能获得很好的形状记忆效应和超弹性，那它就能有望应用到各种不同的领域，而取代非铁基形状记忆合金。然而，一般的铁基形状记忆合金的超弹性较差，可恢复应变在2-5%左右，其中仍有很多未解决的问题。例如，Fe-N1-Co-Ti合金在应力诱发转变的过程中具有超弹性，但是它们的马氏体相变起始点很低只有200K。 Fe-N1-C合金的超弹性较差，在回复变形的时候会产生碳化物。Fe-Mn-Si合金虽然具有较好的形状记忆效应，但是它的冷加工性能和抗腐蚀性能差，也没有表现出超弹性。JP 2000-17395 A公开了一种Fe-N1-Si形状记忆合金，此合金由15-35%的Ni，1.5-10%的Si和Fe组成，其中包含不可避免的杂质。JP2003-268501A公开了一种Fe-N1-Al形状记忆合金，此合金由15-40%的Ni，1.5-10%的Al和Fe组成，然而，这 些形状记忆合金的形状记忆效应和超弹性都不是很理想，还有待改进。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题是:提出一种超弹性优良的多晶铁基形状记忆I=1-Wl O本专利技术所要解决的第二个技术问题是:提出一种超弹性优良的多晶铁基形状记忆合金的制备方法。为了解决第一个技术问题，本专利技术提出一种超弹性优良的多晶铁基形状记忆合金，其按原子百分数含有如下组分:25-30%的Ni，10-13%的Al，0.8-1%的Ta和55_65%Fe，以及一些不可避免的杂质。为了解决第二个技术问题，本专利技术提出了一种制备上述多晶铁基形状记忆超弹性合金的方法，该制备方法包括了固溶处理和时效处理工艺。作为本专利技术的优选方案，固溶温度在1250_1300°C的范围内，固溶时间在20-40min，冷却速度要大于200°C/s。冷却速度越大越好，常用水淬。通过进行特定温度的固溶处理，使合金母相具有面心立方结构。作为本专利技术的优选方案，时效处理工艺的温度在550_650°C范围，时效处理的时间在50-65小时。时效温度对改善和稳定合金的超弹性的影响较大。合理的时效时间能够有效的促进沉淀相的析出，强化合金面心立方结构母相基体。时效时间太短得不到很好的超弹性，时效时间太长将会降低合金的延展性，不利于加工。本专利技术的有益效果如下: 本专利技术对各合金元素进行了合理的成分配比，能使合金母相具有面心立方结构，能够很好的产生马氏体相变，能促使合金母相中析出有序的沉淀析出相，增加合金的强度，改善合金的超弹性，还能有效的增加合金的延展性，有助于形成沉淀析出相，起到沉淀强化的作用。同时通过合理的固溶时效处理来提高奥氏体母相的强度，降低应力诱发马氏体相变的临界应力和减少不可恢复性形变，从而得到具有超弹性和强度的多晶铁基形状记忆合金。可恢复形变性能是衡量合金超弹性的重要指标，本专利技术的多晶铁基形状记忆合金的可恢复形变大于现有的N1-Ti等形状记忆合金，是一种价格低廉、易于加工、性能良好的多晶铁基形状记忆超弹性合金。附图说明图1 是 合金600°C下时效时，时效时间对合金最大抗压强度和 可恢复形变的影响。图2是合金在不同温度下时效60h时，时效温度对合金最大抗压强度和可恢复形变的影响。具体实施例方式实施例一 多晶铁基形状记忆合金样品的元素配比如表I (原子百分比，at.%)。表I合金各样品的元素配比 |Fe INilAl [Ta /at.% 丨59.5 |28丨11.5 |l 在氩气保护气氛中，采用水冷铜坩埚，真空非自耗电弧炉熔炼成纽扣状铸锭，反复熔炼4次，铸锭质量约60g。将熔炼好的试样在1000°C下热轧成厚度为4mm的薄板。将合金在温度为1150°C下固溶30min,水淬后冷轧至3mm薄板。将合金在1300°C下固溶30min后水淬。将合金600°C下时效60h后空冷，去除氧化层。采用线切割从时效后的合金中切取2mmX2mmX4mm的试样,检测其各项技术性能。制备好的合金具有如下技术性能:合金的抗压强度达到1306Mpa，合金的可恢复形变达到14.9%，合金的硬度达到554HV。这些性能比N1-Ti等形状记忆合金优良许多。图1是Fe583M3iAln5Tai合金600°C下时效时，时效时间对合金最大抗压强度和可恢复形变的影响。 实施例二 多晶铁基形状记忆合金样品的元素配比还如表I (原子百分比，at.%)。在氩气保护气氛中，采用水冷铜坩埚，真空非自耗电弧炉熔炼成纽扣状铸锭，反复熔炼4次，铸锭质量约60g。将熔炼好的试样在1000°C下热轧成厚度为4mm的薄板。将合金在温度为1150°C下固溶30min,水淬后冷轧至3mm薄板。将合金在1300°C下固溶30min后水淬。将合金650°C下时效60h后空冷，去除氧化层。采用线切割从时效后的合金中切取2mmX 2mmX 4mm的试样,检测其各项技术性能。制备好的合金具有如下技术性能:合金的抗压强度达到1900Mpa，合金的可恢复形变达到22.4%，合金的硬度达到542HV。这些性能比N1-Ti等形状记忆合金优良许多。图2是Fes3Ni2iAlil5Tii1合金在不同温度下时效60h时，时效温度对合金最大抗压强度和可恢复 形变的影响。权利要求1.一种多晶铁基形状记忆超弹性合金，按原子百分数含有如下组分:25-30%的Ni，10-13%的Al，0.8-1%的Ta和55_65%Fe，以及一些不可避免的杂质。2.一种如权利要求1所述的多晶铁基形状记忆超弹性合金的制备方法，包括采用固溶工艺和时效处理工艺。3.根据权利要求2所述的多晶铁基形状记忆超弹性合金的制备方法，其特征在于:所述固溶工艺的温度在1250-1300°C，固溶时间20-40min，冷却速度大于200°C /s。4.根据权利要求2所述的多晶铁基形状记忆超弹性合金的制备方法，其特征在于:所述时效处理工艺的温度在·550-650°C，时效处理工艺的时间在50-65小时。全文摘要本专利技术涉及一种。该合金按原子百分数含有如下组分25-30%的Ni，10-13%的Al，0.8-1%的Ta和55-65%Fe，以及一些不可避免的杂质。制备方法中包括固溶处理和时效处理。该专利技术的多晶铁基超弹性合金具本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多晶铁基形状记忆超弹性合金，按原子百分数含有如下组分：25?30%的Ni，10?13%的Al，0.8?1%的Ta和55?65%Fe，以及一些不可避免的杂质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：彭文屹，杨能武，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：
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