[发明专利]热型连铸获得的铜基形状记忆合金的超弹记忆热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种形状记忆合金(SMA)，具体涉及一种铜基形状记忆合金超弹记忆热处理方法，是为使形状记忆合金获得超弹性能、记忆性能而进行的热处理工艺技术。主要适用于Cu-Al-Ni，Cu-Al-Be-X，Cu-Al-B-Mn及Cu-Al-Mn等记忆合金丝线、薄板、带、棒材获取记忆性能(SME)或超弹性能(SE)。属形状记忆合金材料技术领域。

背景技术

在形状记忆合金的马氏体(M)状态，材料柔软而变形；而在奥氏体状态(A)则强硬富有弹性。在临界温度As以下，材料处于马氏体状态；在临界温度A_f以上材料处于奥氏体(A)状态。温度处于As～A_f之间是M转变为A的相变区间。温度低于As使M变形；温度升温到As～A_f之间，材料不断恢复原来状态，这就是形状记忆功能特性(SME)；在A_f以上一定温度范围，A受应力或使之应变可以变成M，又恢复了柔软而变形特性，称为应力诱发或应变诱发马氏体相变。这种变形是热力学上不稳定的，应力或应变消失，立即恢复为A，形状也随之恢复原形，似乎材料具有弹性，称为偽弹性。当材料变形＞0.5％能恢复原形的称为超弹性(SE)。因一般材料(包括弹簧材料)的弹性变形≯0.5％，目前具有超弹性的材料只有镍钛基、铜基和铁基形状记忆合金和钛基橡皮金属。传统生产的镍钛记忆合金超弹性一般达6％，≯8％；铜基合金一般达2％左右，≯4％；铁基合金一般为1％，≯3％。

用最新热型连铸技术(由日本大野篤美教授发明)拉制出来的铜基合金丝、线、棒、带异型材的柱状晶或单晶材料，由于没有垂直于应变方向的晶界缺陷，应变易于协调，可以有更多的超弹性，一般达到6～8％，甚至20％以上，这是个重大突破。

目前国内外，用热型连铸技术获得铜基记忆超弹合金丝的只有加拿大、日本和广东工业大学以较高速度(80～120mm/Min)拉出的较细的丝(1.0～2.0mm)，而生产率极低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种将热型连铸获得的铸型丝、线、板条或异型材，生产出弹性好且生产效率高的热型连铸获得的铜基形状记忆合金的超弹记忆热处理方法。

本发明的目的是这样实现的：一种热型连铸获得的铜基形状记忆合金的超弹记忆热处理方法，其特征在于所述方法中，将均匀化热处理后的热型连铸铸件进行包括以下工艺步骤：

步骤一、热拉制成丝、线、板条、异型材

将均匀化后的热型连铸铸件连续通过第一管式炉加热，第一管式炉加热温度为400-700℃，拉出第一管式炉后通过模具连续拉制成丝、线、板条、异型材，连续拉制速度为50-100mm/min，保证在合金较柔软状态下连续拉丝；

步骤二、淬火(Q)处理

热拉制成丝、线、板条、异型材，连续通过第二管式炉加热，第二管式炉温度为900-1000℃，丝、线、板条、异型材通过第二管式炉速度为50-100mm/min，通过的丝、线、板条、异型材离开第二管式炉后喷水冷却，水温≯30℃。淬火的目的是在较高温度下使合金元素全部溶人基体。

步骤三、时效处理(T)

淬火处理后的丝、线、板条、异型材，连续通过第三管式炉，第三管式炉温度为580-620℃，通过速度为50-100mm/min。根据Cu基记忆合金状态图，在300-700℃时效处理使合金从基体中析出强化相γ₂。γ₂的主要成份为Cu₉Al₄电子化合物为基的合金，它含铝量较少。时效温度愈高，时效时间愈长，析出γ₂相愈多愈粗，基体中含Al量相对愈高，基体的临界温度愈低；反之，时效温度愈低，时效时间愈短，析出γ₂相愈少，基体中含Al量相对愈低，基体的临界温度愈高。析出物愈弥散、愈均匀，材料的记忆超弹性能愈好。所以控制时效温度、时间可以控制合金的临界温度和记忆超弹性能优劣。时效温度在580620℃，时效时间控制拉丝速度为50-100mm/min，透射电镜证明此时析出大量弥散、均匀的弥散γ₂相，保证后继热处理的有效性。

步骤四、超弹性(SE)处理