[发明专利]形状记忆合金

说明书

本发明是关于含有碳化铌的形状记忆合金及其制造方法。更具体地说，本发明是关于含有碳化铌、不经过训练即可充分显示出良好的形状记忆作用的Fe-Mn-Si系的新的形状记忆合金及其制造方法。

形状记忆合金在操作机构、连接器机构、开关机构等各种技术领域中作为利用其形状回复性的功能材料而受到关注，其应用范围正在逐步拓展。

对于这种形状记忆合金，以往曾经探讨过各种不同组成的合金，其中之一是以Fe、Mn和Si为主要组成成分的Fe-Mn-Si系(还包括Fe-Mn-Si-Cr系、Fe-Mn-Si-Cr-Ni系)的形状记忆合金，这种合金是由我国研制开发的。

该Fe-Mn-Si系形状记忆合金在我国一面世就引起人们的关注。

但是，遗憾的是，这种Fe-Mn-Si系合金目前还没有达到实用的程度。其主要原因是，这种合金如果不进行被称为训练的特殊加工热处理就不能充分显示形状记忆的效果。所谓训练，是指在室温下施加2-3％的变形，然后在逆相变点以上的600℃附近反复进行多次加热处理。

因此，以往的Fe-Mn-Si系形状记忆合金由于必须进行上述繁琐而带来很大负担的训练，难以达到实用程度。

因此，本发明的目的是，提供可以解决上述以往的Fe-Mu-Si系形状记忆合金的问题，即使不进行训练这一特殊处理也能充分产生良好的形状记忆效果的、得到改进的新的Fe-Mn-Si系形状记忆合金。

本发明的第1方面提供了一种含有碳化铌的形状记忆合金，该形状记忆合金是至少含有Fe、Mn和Si作为主要组成成分的Fe-Mn-Si系形状记忆合金，其特征在于，在其组织中含有碳化铌。

另外，本发明的第2方面提供了上述形状记忆合金，其中，含有Cr或Cr和Ni作为主要组成成分。本发明的第3方面提供了上述的形状记忆合金，其中，碳化铌的体积比率是0.1-1.5％。本发明的第4方面提供了上述的形状记忆合金，其中，在合金的组成中铌与碳的比例为Nb/C(原子比)≥1。

此外，本发明的第5方面提供了含有碳化铌的形状记忆合金的制造方法，该方法是上述第1-4中任一项所述的本发明形状记忆合金的制造方法，其特征在于，将添加铌和碳而熔炼成的合金在1000-1300℃的温度范围内进行均匀化热处理，然后在400-1000℃的温度范围内进行时效处理，使碳化铌析出。

发明的实施方案

本发明具有上述技术特征，下面说明本发明的实施方案。

优选的是，本发明的形状记忆合金是含有Fe、Mn和Si作为主要组成成分，另外根据需要还含有Cr或Cr和Ni作为主要成分的Fe-Mn-Si系形状记忆合金，其特征在于，该合金的组织中含有碳化铌。由于合金的组织中含有碳化铌，本发明的形状记忆合金不需要象以往那样进行繁琐且工作量很大的被称为训练的特殊处理就可以显示出良好的形状记忆效果。

只在合金的组成中含有铌(Nb)和碳(C)，并不能获得本发明的效果，而碳化铌的存在、即在母相(奥氏体)中以析出物的形式存在是不可缺少的。

在结晶的组织中，以体积比率计算，应含有0.1-1.5％的碳化铌，最好是含有0.3-1.0％碳化铌。

碳化铌的体积百分率低于0.1％时，不能预期得到本发明的效果，即免除训练工序；反之，超过1.5％时，合金的切削加工性能低下，从实用的角度考虑是不可取的。

形状记忆合金的化学组成(重量％)一般如下。

<Fe-Mn-Si>

Mn:15～40

Si:3～15

Fe：余量

<Fe-Mn-Si-Cr>

Mn:5～40

Si:3～15

Cr:1～20

Fe：余量

<Fe-Mn-Si-Cr-Ni>

Mn:5～40

Si:3～15

Cr:1-20

Ni:0.1～20

Fe：余量

此外还有

Cu:≤3

Mo:≤2

Al:≤10

Co:≤30

N:≤5000(ppm)当然，允许混入不可避免的杂质。

在这些化学组成中，组织中含有碳化铌的本发明形状记忆合金，化学组成(重量％)例如可以是

Nb:0.1-1.5

C:0.01-0.2不过，如上所述，无论在什么情况下，由铌和碳构成的碳化铌如上所述其体积比率最好在0.1-1.5％，另外，铌与碳的原子比(Nb/C)在1以上，优选的是1.0-1.2。