[发明专利]多孔铜基形状记忆合金的等径角挤扭法制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型功能材料、多孔铜基形状记忆合金材料制备方法。

背景技术

大塑性成形（severe plastic deformation ，简称SPD)是一种金属塑性成形新型技术和工艺，而等径角挤扭（(Equal Channel Angular Pressing and Torsion，简称ECAP-T ）是21世纪初发明的一种新型SPD技术，是将等径角挤压（简称ECAP）和等通道挤扭（简称TE）两种大塑性成形工艺相结合，复合成一种等径角挤扭模具结构及其材料成形工艺新方法（ECAP-T）。在等径角挤扭模具的模腔中有两个塑性变形区域，即一个转角区域，一个螺旋通道区域，主要模具参数，如转角区域内角、外角、螺旋角、挤扭角、通道长度等等，均可改变；挤压时，在凸模作用下，塑性材料（包括金属、粉末体等）被压入经过转角区域、螺旋通道区域，将产生两次大的塑性剪切变形，而经过多道次的重复等径角挤扭成形，材料可积累很大的塑性变形，从而细化晶粒、改善材料性能。

形状记忆合金（简称SMA）是一种新型功能材料，已成为功能材料领域的研究热点之一。多孔铜基形状记忆合金兼具多孔粉末材料、复合材料和功能材料的多重特性，其形状记忆合金性能优良、成本低廉，应用前景非常广阔。

常规的多孔铜基形状记忆合金的制备环节，主要包括冶炼、合金化、形变、快速凝固、热-机循环、粉末冶金等方法；要用到熔炼、铸造、热锻、轧制、热等静压等形变工艺，其制备线路较长、复杂、成本高、绿色环保效果较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种多孔铜基形状记忆合金的等径角挤扭法制备工艺，克服常规的多孔铜基形状记忆合金制备方法复杂、制备线路长、成本高、绿色环保效果差的缺点。

一种多孔铜基形状记忆合金的等径角挤扭法制备工艺，其特征在于：将配比、混合好的Cu-Zn-Al金属粉末通过简单压制模进行压制，再烧结成预坯，然后将烧结预坯放入等径角挤扭模具凹模中，在凸模作用下，坯料先后经过转角区域和螺旋通道区域，产生两次大的塑性变形；经过反复多道次的等径角挤扭成形后，坯料产生积累的塑性变形量，使得粉末固结、破碎、致密以及晶粒破碎、产生亚晶，大量形核，细化晶粒；随后将经多道次等径角挤扭道后的多孔烧结铜基坯料进行淬火热处理，最后再进行固溶处理，就能制备性能良好的铜基形状记忆合金材料。

本发明与现有技术相比，整个制备过程省略了传统的多孔铜基形状记忆合金制备所必需的粉末熔炼、铸造、反复热锻、多次轧制等成形工序，大大降低了的制备成本，生产工艺简单，工艺线路短，强化了绿色环保效应。从整个制备工艺的特征讲，本工艺方法兼具了常规多孔铜基形状记忆合金的制备工艺,如热等静压法、常规粉末烧结法、烧结蒸发法等方法的特点。

附图说明

图1是本发明的多孔铜基形状记忆合金的等径角挤扭法成形原理图；

1-等径角挤扭凹模2-凸模3-坯料4-挤扭螺旋通道5-转角区域。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

一种多孔铜基形状记忆合金的等径角挤扭法制备工艺，将配比、混合好的Cu-Zn-Al金属粉末通过简单压制模进行压制，再烧结成预坯，然后将烧结预坯放入等径角挤扭模具凹模1中，在凸模2作用下，坯料3先后经过转角区域5和螺旋通道区域4，产生两次大的塑性变形，经过反复多道次的等径角挤扭成形，坯料3能产生积累的塑性变形量，使得粉末固结、破碎、致密以及晶粒破碎、产生亚晶，大量形核，细化晶粒；随后将多道次等径角挤扭道后的多孔烧结铜基坯料进行淬火热处理，最后再进行固溶处理，就能制备性能良好的多孔铜基形状记忆合金材料。其具体步骤为：

第一步，将配比好的纯铜粉、锌粉、铝粉（以三种粉末各自比例，分成三组：①68.27%、27.04%、4.69%；②68.15%、27.18%、4.67%；③67.45%、27.57、4.98%），放置与真空混粉器充分混合，同时加入配比好的少量硬脂酸锌为润滑剂和粘结剂，连续混合40-60min ，卸料再过筛、待用；

第二步，运用压制模具，对三组混合好的粉末进行常温压制成形，制成长方体预坯（尺寸为12×12×80mm）若干，然后置入真空烧结炉烧结。烧结温度：920±10℃，烧结时间：3.5h；将烧结后的试样进行修整，制成尺寸为10×10×70mm的烧结坯；

第三步，将烧结坯加热到550℃后，放置入等径角挤扭模具中进行6-8道次挤扭成形（模具预热为350℃，保持恒温）；