[发明专利]铁、锰、钴系形状记忆合金

说明书

Fe-Mn-Co系形状记忆合金属于功能材料结构材料的加工制造领域。

目前国际及国内加工制造记忆合金领域中，主要有Ni-Ti基记忆合金，Cu基记忆合金，Fe基记忆合金，在这些制造工艺以及记忆功能方面都存在着不同缺点和不足，如Ni-Ti基形状记忆合金虽有很好的形状记忆性能。但冶炼复杂，加工成型性较差，费用昂贵。Cu基记忆合金虽有较好的记忆性能，但稳定性及机械性能均较差。Fe基记忆合金中，Fe-Ni-Ti（-C）合金冶炼条件要求严格，且其相变温度处于低温区间（约-80C以下），价格也较贵。Fe-Mn-Si合金（文献1、T.Marki and I.Tamura Proccedings of the International Conferrence on Martensitic Transformations（1986）PP.963-970。2、A.Sato and T.Mori 1986年桂林国际马氏体相变会议文集（SMA-86），353。）加工成型性较差，冶炼要求也较严格。因此，开发冶炼加工过程简单，成本低廉，具有较好的形状记忆效应（SME）的新型合金是一关键。

本发明的目的在于研制冶炼、加工和处理过程简单的、廉价的、具有较好SME的新型记忆合金。

本发明的基本原理：合金的母相与新相（即ε马氏体）均是无序的，ε马氏体不是热弹性的，Fe-Mn合金的反铁磁有序化温度低于合金的马氏体转变温度即T_N＜M_S时，才有可能有较好的形状记忆效应，较高的母相屈服强度和ε相的C/a值接近1.633时，有利SME的提高，应力诱发ε马氏体的可以逆转变是产生形状记忆的根本原因。

本发明的记忆合金各种的材料组成如下：

Fe含量：55-75wt%;

Mn含量：20-30wt%;

Co含量：1-7wt%;

其它添加元素：Nb，Si，Ni，Cr，Al，Mo，V等，范围均为0-7wt%;

杂质含量：C＜0.02wt%，S.P总量＜0.010wt%

气体（O、N、H等）总量＜200ppm。

在常压下中频感应电炉冶炼经1150C×24h均匀化退火后，锻造（操作温度为1150-900C），轧制（操作温度为1130-900C）。截面为7×40mm的板可一次轧成1.6mm厚板，第二次可轧至0.9mm厚板。可冷轧成0.5mm厚板。该系合金还可拨丝至直径为0.5mm的丝材。合金轧制后的晶粒度可达5-8级。

在一定的变形量内，该记忆合金在热轧状态不经任何处理即可获得完全的SME。合金的相变点（M_S、T^r_N、A_S、A_f等）可在很宽范围（例M_S＝-50-70C）内调整。形状恢复的敏感温度区间最窄可达60C，该合金在-196-80C间变形，均可获得较好的SME，经变形-加热恢复的反复处理，在一定的循环次数内，有较高的SME，经约束加热处理，形变热循环处理和冷轧处理，均会产生双程形状记忆效应（TWSME）。

机械性能：σ_S＝15-25kgf/mm²，σ_b＝70-90kgf/mm²，ψ＝5-15%。

物理化学性能：无磁、抗低温、耐腐蚀。

该记忆合金的冶炼方法简便，成分易于控制。合金成份可根据实际使用要求在较宽范围内调整，相变温度和形状记忆的动作温度也可在很宽温度范围内调整。冷热加工过程简便，成型性能好，可获得各种规格和尺寸的材料，合金成本相当便宜，不经复杂热处理就可获得很好的SME，形状记忆动作温度范围较小，施以变形的温度区间很宽。合金通过适当的“训练”处理还可获得双程形状记忆效应。

由于本合金具有较好的机械性能和物理化学性能，合金既可用魑抗δ懿牧希缈匚略鹘谄骷?也可用作为功能结构材料，如在需要较高强度和韧性的、无磁、低温及耐腐蚀条件下使用的器件如管接头、海底连接件、核电站连接件等。

实施例：