[发明专利]一种高阻尼超弹性合金及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于合金材料技术领域，涉及一种高阻尼超弹性合金，更具体地说，是涉及一种高阻尼超弹性形状记忆合金，还涉及该种高阻尼超弹性形状记忆合金的制备方法。

背景技术：

形状记忆合金作为一种新兴功能材料，已经应用于航空、航天、能源、汽车、电子、医疗、机械、建筑、服装、玩具等领域。形状记忆合金不但具有形状记忆效应，还具有许多优异性能，包括：1)超弹性性能，即母相在应力下诱发形成马氏体，应力去除后马氏体消失，同时应变回复的现象；2)优异的阻尼特性以及3)良好的耐磨、耐腐蚀性能等。

目前形状记忆合金领域基本形成了Ni-Ti基、Cu基和Fe基三足鼎立的态势。Ni-Ti具有最优异而稳定的性能，相应地也占有最广大的市场，但制备工艺复杂，加工困难，成本昂贵；Fe基合金的加工制备最为简单，成本低廉，但记忆性能较差，由于相变热滞后较大，在利用单程记忆效应制作管道接头方面具有独特优势；Cu基合金相变滞后较小，形状记忆性能优良，可调节的动作温度范围大，导电、导热性能好，制备工艺简单，而价格只有Ni-Ti合金的十分之一，对Cu基合金的研究也始终是记忆合金领域的一大热点和焦点，其中最为重要的合金系包括Cu-Zn-Al、Cu-Al-Ni、Cu-Al-Be和Cu-Al-Mn等。

目前，Cu-Zn-Al和Cu-Al-Ni已进入工业应用阶段，可用于驱动器和超弹性构件等。日本于上世纪80年代率先开展了Cu-Al-Be形状记忆合金的研究，比利时、法国和西班牙和我国也先后开展了对Cu-Al-Be形状记忆合金的研究和应用开发。

铃木和杉本等(日本公開特許公報(A)昭57-158347、.日本金属学会会報，1985，24(1))通过测定Cu-9.02Al-0.77Be，Cu-11.46Al-0.59Be合金内耗、弹性模量和电阻随温度的变化，确定发生了热弹性马氏体相变，合金具有显著的单程和双程形状记忆效应，同时发现合金的马氏体相变温度对成分，尤其是Be含量非常敏感，存在如下关系式：

Ms(℃)＝638-43×wt％Al-302×wt％Be。

随后的时效动力学研究(日本，公開特許公報(A)，昭60-75560)表明，对淬火试样进行时效可改变Cu-Al-Be合金的相变温度Ms，提高硬度；添加微量合金元素V、Cr、Ti、B、Zr、Re等微量元素也能改善Cu-Al-Be形状记忆合金的拉伸强度和延性(日本，公開特許公報(A)，昭60-75542)。

国内也有相关的研究，如：专利CN1056899A发明了一种Cu-Al-Be-X多元形状记忆合金，其中X为微量复合元素B、Ti、Cr、RE等，该合金主要用于制作各种在温度变化造成形状记忆效应的敏感元件；专利200420001343.1发明了一种用Cu-Al-Be-X多元形状记忆合金制作的记忆合金防烫伤阀，防烫伤卫浴温度为45℃±2℃。

综合目前为止的有关Cu-Al-Be形状记忆合金的研究成果和应用情况，不难发现，虽然形状记忆合金除了形状记忆效应外，还具有高阻尼、超弹性、耐腐蚀、耐磨损等优良的综合性能，但目前针对Cu-Al-Be合金的主要工作集中在单晶材料，并以相变温度、形状记忆效应等为主要研究和开发内容，缺乏对多晶合金及其它性能(如阻尼能力和超弹性等)的全面认识、了解和实际应用。我国有丰富的Be资源，储量居世界前列，但对Be的消费和研究却相对落后于发达国家。广泛深入地开展Cu-Al-Be多晶的研究，扩大其应用领域，为Cu-Al-Be合金在功能材料和结构材料领域描绘更广阔的前景，这对实际应用有积极的意义。

形状记忆合金具有优良的形状记忆效应，同时也具有很高的的阻尼特性、超弹性和耐腐蚀、耐磨等特性。Cu基合金具有良好的形状记忆性能，可调节的动作温度范围大，其制备工艺简单，价格低廉，作为Ti-Ni形状记忆合金的替代品被广为研究和开发应用。其中，Cu-Al-Be作为Cu基形状记忆合金之一，在上世纪80年代开始被研究和应用。但对Cu-Al-Be合金的研究和开发主要都集中形状记忆效应方面，至今未见对其阻尼能力和超弹性的开发和应用的报导。

发明内容：

技术问题：为了克服现有技术存在的不足和问题，本发明的目的是为进一步改进和开发Cu-Al-Be形状记忆合金，细化Cu-Al-Be合金晶粒，提高其力学性能，提供一种高阻尼超弹性Cu-Al-Be-B合金及其制备方法。