[发明专利]提高Ms为66℃的铜基记忆合金滞回耗能的热处理工艺

说明书

技术领域

本发明属于记忆合金领域，特指提高Ms为66℃的铜基记忆合金滞回耗能的热处理工艺。

背景技术

软钢由于具有变形能力强，价格低廉等优点而被作为耗能器的首选材料，但用软钢制作的耗能器却具有初始刚度和屈服应力低，不可重复使用等缺点。而记忆合金与其相比显著优势如下：（1）记忆合金耗能器的耗能变形是通过材料内部组织变化（马氏体相变）发生的，合金材料内部不会产生很多缺陷，疲劳性能好，其使用寿命长，可反复使用；（2）具有良好的自适应能力等优点。而目前用于结构振动控制的记忆合金主要是NiTi合金，但由于NiTi合金昂贵的价格（是Cu基记忆合金的10倍左右）和复杂的生产工艺，严重地限制了合金在该方面的广泛应用和推广。

铜基记忆合金具有相变可调温度宽，加工性能好、原料来源广泛，成本低廉等优点，在结构控制领域中具有十分诱人的应用前景。其在变形过程中加载和卸载的路径不重合而形成一个封闭的滞回环，从而消耗大量能量，合金滞回环面积的大小不仅与材料的种类有关，而且与热处理工艺（包括固溶温度、淬火方式、冷却速度）以及变形条件（变形量、变形温度、变形速度）等因素有关。对于成分一定的合金，热处理可以改变其组织，包括合金的相组成，各相的成分、状态，晶粒大小及分布，从而影响合金性能的变化。

本发明提出提高Ms为66℃的铜基记忆合金滞回耗能的热处理工艺。

发明内容

本发明提出提高Ms为66℃的铜基记忆合金滞回耗能的热处理工艺，其特征为：对获得的铜锌铝合金先进行退火处理，在850℃保温24小时后随炉冷却，然后切削去除表面的2~3mm的脱锌层和铸造缺陷，然后采取三种方式处理分别是：

1、水淬加时效，即830-850℃保温0.5小时淬入室温水中，然后在140℃-150℃的保温炉中时效处理2小时后取出空冷至室温；

2、油淬加时效，即830-850℃保温0.5小时淬入室温机油中，然后在140℃-150℃的保温炉中时效处理2小时后取出空冷至室温；

3、分级淬火，即830-850℃保温0.5小时淬入140℃-150℃机油中，再保温0.5小时淬入室温水中，然后在140℃-150℃的保温炉中时效处理2小时后取出空冷至室温。

通过以上热处理方法可获得Ms为50℃±6℃的铜锌铝记忆合金，滞回环面积越大，滞回耗能性能越是优异。经过计算其滞回环面积，效果最好的是分级淬火的热处理工艺方法。

附图说明  

图1 未经过热处理Ms为66℃的铜锌铝记忆合金滞回耗能性能曲线。

图2 经过水淬+时效热处理Ms为66℃的铜锌铝记忆合金滞回耗能性能曲线。

图3 经过油淬+时效热处理Ms为66℃的铜锌铝记忆合金滞回耗能性能曲线。

图4 经过分级淬火热处理Ms为66℃的铜锌铝记忆合金滞回耗能性能曲线。

具体实施方式

实施例1

对获得的铜锌铝合金先进行退火处理，在850℃保温24小时后随炉冷却，然后切削去除表面的2~3mm的脱锌层和铸造缺陷，通过线切割获得试样的尺寸为：250mm×15mm×0.2mm，试样的有效拉伸长度为210mm。利用WDW-200型微机控制电子式万能试验机测试铜锌铝合金的滞回曲线。在测试前所有的试样均进行变形量为1%的预拉伸，试验过程中最大的试验力为800N。合金滞回曲线所包围面积的大小反映了合金滞回性能的好坏，从而反映合金耗能性能的大小，如图1所示。

实施例2

对获得的铜锌铝合金先进行退火处理，在850℃保温24小时后随炉冷却，然后切削去除表面的2~3mm的脱锌层和铸造缺陷，进行水淬加时效热处理，即830-850℃保温0.5小时淬入室温水中，然后在140℃-150℃的保温炉中时效处理2小时后取出空冷至室温，获得Ms为66℃±6℃的铜锌铝记忆合金。通过线切割获得试样的尺寸为：250mm×15mm×0.2mm，试样的有效拉伸长度为210mm。利用WDW-200型微机控制电子式万能试验机测试记忆合金经过水淬加时效热处理后的滞回曲线。在测试前所有的试样均进行变形量为1%的预拉伸，试验过程中最大的试验力为800N。合金滞回曲线所包围面积的大小反映了合金滞回性能的好坏，从而反映合金耗能性能的大小，如图2所示。

实施例3