專(zhuān)利名稱：含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種形狀記憶不銹鋼，尤其是，本發(fā)明主題涉及一種含有稀土元素鈰(Ce)和鑭(La)的形狀記憶不銹鋼。
背景技術(shù)：
形狀記憶合金是一類(lèi)用于許多高科技應(yīng)用中的有前途的新材料，如航空、電子和生物領(lǐng)域。形狀記憶合金可在高溫下用作功能材料，例如用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)器、汽車(chē)零部件和管接頭(pipe coupling)。進(jìn)一步地,形狀記憶合金被用于吸收風(fēng)能。通常,鎳-鈦(N1-Ti)和銅(Cu)系形狀記憶合金用于所述高科技應(yīng)用。盡管鎳-鈦(N1-Ti)和銅(Cu)系形狀記憶合金具有良好的形狀記憶效應(yīng)，但是與形狀記憶不銹鋼相比，其機(jī)械性能更低，生產(chǎn)成本明顯更高。進(jìn)一步地，與形狀記憶不銹鋼相比，N1-Ti系形狀記憶合金的機(jī)械加工性相對(duì)較差。通常，形狀記憶不銹鋼是昂貴N1-Ti和Cu系形狀記憶合金的更廉價(jià)的替代品。目前的形狀記憶不銹鋼具有良好的形狀記憶效應(yīng)、機(jī)械性能、機(jī)械加工性、可焊性和耐腐蝕性。然而，形狀記憶不銹鋼的形狀記憶效應(yīng)不如N1-Ti和Cu系形狀記憶合金。眾所周知，鐵(Fe)系形狀記憶合金的形狀記憶效應(yīng)與面心立方奧氏體(facecentred cubic austenite) ( Y )至丨J六方密排(hexagonal closed packed, hep) e-馬氏體(e-martensite)轉(zhuǎn)變有關(guān)。該轉(zhuǎn)變可以分為兩種,如一種涉及低于馬氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變溫度(martensite start temperature, Ms)冷卻時(shí)的e-馬氏體的形成，另一種涉及應(yīng)力誘發(fā)奧氏體轉(zhuǎn)變。關(guān)于熱致馬氏體對(duì)Fe系形狀記憶合金的恢復(fù)應(yīng)變的效果有著不同的觀點(diǎn)。一種用于減少熱致馬氏體發(fā)生率的技術(shù)是通過(guò)降低奧氏體結(jié)晶粒度來(lái)降低Ms，如加入晶體細(xì)化成分、形變熱處理(thermo-mechanical treatments)等等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開(kāi)了一種含有稀土元素鈰(Ce)和鑭(La)的形狀記憶不銹鋼。根據(jù)本發(fā)明主題的一個(gè)方面，所述的含有稀土元素的形狀記憶不銹鋼含有錳(Mn)、硅(Si)、鉻(Cr)鎳(Ni)、碳(C)、Ce、La和鐵(Fe)。所述的含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼，按重量計(jì)算，含有約 15-17% 的 Mn,約 5-6% 的 Si，約 9-12% 的 Cr,約 8-10% 的 Ni，約 0.03-0.06%的 C，約 0.10-0.50% 的 Ce,約 0.5-1.0% 的 La 和余量的 Fe。根據(jù)本發(fā)明主題的另一方面，包括Mn、S1、Cr、N1、C、Ce、La和Fe的原材料熔化，形成含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼的熔融合金。進(jìn)一步地，熔融合金固化形成錠。更進(jìn)一步地，對(duì)所述錠進(jìn)行無(wú)損評(píng)價(jià)，以評(píng)價(jià)所述錠的內(nèi)部堅(jiān)固性(internal soundness)。另外，被評(píng)價(jià)的錠均質(zhì)形成含有稀土元素Ce和La的均質(zhì)形狀記憶不銹鋼。而且，一種半成品由所述含有稀土元素Ce和La的均質(zhì)形狀記憶不銹鋼制得，以及，半成品制成了所期望的
女口
廣叩o本發(fā)明公開(kāi)的方法可以通過(guò)用于實(shí)現(xiàn)各個(gè)方面的任何方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。其他特征根據(jù)附圖和下述詳細(xì)說(shuō)明是明確的。


在此，參考附圖，各個(gè)實(shí)施例被描述，其中:
圖1為制備含有稀土元素鈰(Ce)和鑭(La)的形狀記憶不銹鋼的示范方法的流程圖；圖2為包含含有稀土元素鈰(Ce)和鑭(La)的形狀記憶不銹鋼中各種元素按重量計(jì)的范圍的表格；
此處所述附圖只是用于舉例說(shuō)明，并不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
具體實(shí)施例本發(fā)明公開(kāi)了一種含有稀土元素鈰(Ce)和鑭(La)的形狀記憶不銹鋼。在下述本發(fā)明主題具體實(shí)施例的詳細(xì)描述中，參考了附圖，附圖在此形成了實(shí)施例的一部分；其中，通過(guò)列舉具體特定實(shí)施例的方式被展示，實(shí)施例中本發(fā)明主題被實(shí)施。對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行了足夠詳細(xì)的描述，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明主題，應(yīng)當(dāng)理解是，其它實(shí)施例可以被使用，在不脫離本發(fā)明主題范圍的情況下可以進(jìn)行改變。因此，下述詳細(xì)說(shuō)明不具有限制意義，本發(fā)明主題范圍通過(guò)附加權(quán)利要求定義。圖1為制備含有稀土元素鈰(Ce)和鑭(La)的形狀記憶不銹鋼的示范方法的流程圖100。在條框102中，加入原材料，原材料包括錳(Mn)、硅(Si)、鉻(Cr)鎳(Ni)、碳(C)、Ce、La和鐵(Fe)。在圖2所示實(shí)施例中，含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼，按重量計(jì)算，含有約 15-17% 的 Mn,約 5-6% 的 Si，約 9-12% 的 Cr,約 8-10% 的 Ni，約 0.03-0.06%的C，約0.10-0.50%的Ce ，約0.5-1.0%的La和余量的Fe。在條框104中，所加原材料熔化形成含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼的熔融合金。在一個(gè)實(shí)施例中，所加原材料在約1600°C的溫度下熔化形成熔融合金。在該實(shí)施例中，所加原材料照常例熔融或使用真空誘導(dǎo)(vacuum induction),在約1600°C的溫度下,形成熔融合金。條框106中，熔融合金固化形成錠，在一個(gè)實(shí)施例中，所述熔融合金通過(guò)冷卻固化形成期望形狀的錠。在條框108中，對(duì)所述錠進(jìn)行無(wú)損評(píng)價(jià)，以根據(jù)質(zhì)量參數(shù)評(píng)價(jià)其內(nèi)部堅(jiān)固性，如內(nèi)部缺陷、空隙、裂縫、空洞等等。在一個(gè)實(shí)施例中，使用伽馬射線檢查法進(jìn)行無(wú)損評(píng)價(jià)。在條框110中，被評(píng)價(jià)的錠均質(zhì)形成含有稀土元素Ce和La的均質(zhì)形狀記憶不銹鋼。在一個(gè)實(shí)施例中，被評(píng)價(jià)的錠均質(zhì)，通過(guò)將被評(píng)價(jià)的錠在約1050°C _1150°C的范圍內(nèi)加熱約6h，形成含有稀土元素Ce和La的均質(zhì)形狀記憶不銹鋼。在條框112中，半成品由含有稀土元素Ce和La的均質(zhì)形狀記憶不銹鋼制成。典型的半成品包括軋制材、鍛造產(chǎn)品等等。在條框114中，期望的產(chǎn)品由半成品制成。在一個(gè)實(shí)施例中，半成品冷加工或機(jī)器加工制成期望的產(chǎn)品。典型的期望產(chǎn)品包括用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)器、汽車(chē)零部件和管接頭等。在一個(gè)實(shí)施例中，為測(cè)定含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼的形狀記憶效應(yīng)，制備含有稀土元素Ce和La的均質(zhì)形狀記憶不銹鋼薄片，從薄片上取小條帶。在一個(gè)實(shí)施例中，從薄片上取不同長(zhǎng)度的條帶來(lái)測(cè)定形狀記憶效應(yīng)。進(jìn)一步地，條帶在不同直徑的芯棒上彎曲成半圓形，條帶兩端與水平線垂直。更進(jìn)一步地，每個(gè)條帶的預(yù)應(yīng)變(sP)使用等式= t/d”計(jì)算，其中t為條帶厚度，d為相應(yīng)條帶半圓形時(shí)的直徑。條帶在約400°C _450°C的溫度下恢復(fù)。另外，每個(gè)條帶的形狀恢復(fù)程度通過(guò)等式"'IiSME = ((90 - e)/90)xi00” 計(jì)算，其中，e 為殘留角度。每個(gè)條帶的形狀記憶效應(yīng)的百分?jǐn)?shù)通過(guò)等式“Sr = Sp X T]SME ”計(jì)算?，F(xiàn)參照?qǐng)D2，根據(jù)實(shí)施例，包含含有稀土元素鈰(Ce)和鑭(La)的形狀記憶不銹鋼中各種兀素按重量計(jì)的范圍的表格200。在表格200中，第一行包含含有稀土兀素鋪(Ce)和鑭(La)的形狀記憶不銹鋼中各種元素，如Mn、S1、Cr、N1、C、Ce、La和Fe。進(jìn)一步地，在表格200中，第二行包含含有稀土元素鈰(Ce)和鑭(La)的形狀記憶不銹鋼中各種元素按重量計(jì)的范圍。在表格200中，使用所述元素的所述范圍，一個(gè)范圍可以形成多種含有稀土元素鈰(Ce)和鑭(La)的形狀記憶不銹鋼。在各個(gè)實(shí)施例中，圖1和2所述方法能夠制成含有稀土元素鈰(Ce)和鑭(La)的形狀記憶不銹鋼。含有稀土元素鈰(Ce)和鑭(La)的形狀記憶不銹鋼比現(xiàn)有形狀記憶合金更便宜。進(jìn)一步地，含有稀土元素鈰(Ce)和鑭(La)的形狀記憶不銹鋼具有良好的機(jī)械性能、機(jī)械加工性、可焊性和耐腐蝕性。盡管，在具體實(shí)施例中描述了本發(fā)明的實(shí)施例，明顯地，在不脫離本發(fā)明的精神和主題范圍的情況 下，可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行改進(jìn)和改變。
權(quán)利要求
1.一種含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼，含有錳(Mn)、硅(Si)、鉻(Cr)鎳(Ni)、碳(C)、Ce、La 和鐵(Fe)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形狀記憶不銹鋼，其中，含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼，按照重量計(jì)算，含有約15-17%的Mn，約5-6%的Si，約9-12%的Cr，約8-10%的Ni，約0.03-0.06% 的 C，約 0.10-0.50% 的 Ce,約 0.5-1.0% 的 La 和余量的 Fe。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的形狀記憶不銹鋼，其中，含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼進(jìn)一步含有不可避免的雜質(zhì)。
4.一種制備含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼的方法，包括以下步驟: 熔化包括Mn、S1、Cr、N1、C、Ce、La和Fe的原材料形成含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼的熔融合金； 所述熔融 合金固化形成錠； 對(duì)所述錠進(jìn)行無(wú)損評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)其內(nèi)部堅(jiān)固性；和 均質(zhì)被評(píng)價(jià)的錠，形成含有稀土元素Ce和La的均質(zhì)形狀記憶不銹鋼。
5.權(quán)利要求4所述方法，其中，含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼，按照重量計(jì)算，含有約 15-17% 的 Mn,約 5-6% 的 Si，約 9-12% 的 Cr,約 8-10% 的 Ni，約 0.03-0.06% 的 C，約 0.10-0.50% 的 Ce,約 0.5-1.0% 的 La 和余量的 Fe。
6.權(quán)利要求4所述方法，其中，均質(zhì)被評(píng)價(jià)的錠形成含有稀土元素Ce和La的均質(zhì)形狀記憶不銹鋼包括: 均質(zhì)被評(píng)價(jià)的錠，通過(guò)將被評(píng)價(jià)的錠在約1050°C -1150°C的范圍內(nèi)加熱約6h形成含有稀土元素Ce和La的均質(zhì)形狀記憶不銹鋼。
7.權(quán)利要求4所述方法，其中，無(wú)損評(píng)價(jià)包括使用伽馬射線檢查法進(jìn)行無(wú)損評(píng)價(jià)。
8.權(quán)利要求4所述方法，其中，熔化原材料形成形狀記憶不銹鋼的熔融合金包括: 加入原材料；和 在約1600°C熔化所加原材料形成熔融合金。
9.權(quán)利要求8所述方法，其中，在約160(TC熔化所加原材料形成熔融合金，包括: 所加原材料在約1600°C的溫度下進(jìn)行普通熔融。
10.權(quán)利要求8所述方法，其中，在約160(TC熔化所加原材料包括:所加原材料在約1600°C的溫度下進(jìn)行真空誘導(dǎo)熔融。
11.權(quán)利要求4所述方法，其中，熔融合金固化形成錠包括: 通過(guò)冷卻固化熔融合金形成期望形狀的錠。
12.權(quán)利要求4所述方法，進(jìn)一步包括: 由含有稀土元素Ce和La的均質(zhì)形狀記憶不銹鋼制成半成品。
13.權(quán)利要求12所述方法，其中，半成品包括軋制產(chǎn)品、鍛造產(chǎn)品。
14.權(quán)利要求12所述方法，進(jìn)一步包括: 由半成品形成制成所期望的產(chǎn)品。
15.權(quán)利要求14所述方法，其中，所期望的產(chǎn)品包括用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)器、汽車(chē)零部件和管接頭。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼。在一個(gè)實(shí)施方式中，包括錳(Mn)、硅(Si)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、碳(C)、Ce、La和鐵(Fe)的原材料熔化，形成含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼的熔融合金。進(jìn)一步地，熔融合金固化形成錠。更進(jìn)一步地，對(duì)所述錠進(jìn)行無(wú)損評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)其內(nèi)部堅(jiān)固性。另外，均質(zhì)被評(píng)價(jià)的錠，形成含有稀土元素Ce和La的均質(zhì)形狀記憶不銹鋼。
文檔編號(hào)C22C38/58GK103173695SQ201210544848
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者基修拉·謝提 申請(qǐng)人:空中客車(chē)印度工程中心