料純Cu 和純Zr進(jìn)行配料，然后放入非自耗型真空電弧爐內(nèi)，抽真空至5 X l(T3Pa后開(kāi)始通電并起弧 熔煉，待配料全部熔化后澆注，為保證合金成分的均勻性，將澆注得到的合金翻置后在與上 述同樣條件下重新熔煉，如此重復(fù)4次后制得Cu 51Zr14孕育劑，然后對(duì)所制得的孕育劑 Cu5iZri4進(jìn)行粉碎處理，待用；
[0047]第二步，CuAIMn形狀記憶合金晶粒的細(xì)化：
[0048]取所需質(zhì)量的成分配比為Cu-11.9%Al-2.5%Mn的銅基形狀記憶合金置于中頻感 應(yīng)電爐內(nèi)熔化，然后移至井式坩堝爐內(nèi)，并于1095Γ保溫7分鐘后投入該銅基形狀記憶合金 總質(zhì)量0.3%的第一步所制得的粉碎處理后的孕育劑Cu 51Zr14,攪拌12秒鐘并撇渣后澆入鋼 制模具中，由此完成CuAIMn形狀記憶合金晶粒的細(xì)化，上述百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；
[0049]第三步，晶粒細(xì)化后的CuAIMn形狀記憶合金的熱處理：
[0050] 將第二步制得的晶粒細(xì)化后的CuAIMn形狀記憶合金升溫至880°C并保溫15分鐘后 投入室溫的水中淬火，然后以9°C/分鐘的速率重新升溫至345°C并保溫18分鐘后投入室溫 的水中，完成熱處理，由此制得具有良好綜合性能的CuAIMn形狀記憶合金。
[0051 ] 實(shí)施例3
[0052] 第一步，制備孕育劑Cu51Zn4:
[0053 ]按CU51 Zr 14所示成分的原子數(shù)比為Cu: Zr = 51:14，分別稱取所需質(zhì)量的原料純Cu 和純Zr進(jìn)行配料，然后放入非自耗型真空電弧爐內(nèi)，抽真空至5 X l(T3Pa后開(kāi)始通電并起弧 熔煉，待配料全部熔化后澆注，為保證合金成分的均勻性，將澆注得到的合金翻置后在與上 述同樣條件下重新熔煉，如此重復(fù)5次后制得Cu 51Zr14孕育劑，然后對(duì)所制得的孕育劑 Cu5iZri4進(jìn)行粉碎處理，待用；
[0054]第二步，CuAIMn形狀記憶合金晶粒的細(xì)化：
[0055]取所需質(zhì)量的成分配比為Cu-11.9%Al-2.5%Mn的銅基形狀記憶合金置于中頻感 應(yīng)電爐內(nèi)熔化，然后移至井式坩堝爐內(nèi)，并于1100°c保溫5分鐘后投入該銅基形狀記憶合金 總質(zhì)量1.0%的第一步所制得的粉碎處理后的孕育劑Cu51Zr14,攪拌15秒鐘并撇渣后澆入鋼 制模具中，由此完成CuAIMn形狀記憶合金晶粒的細(xì)化，上述百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；
[0056]第三步，晶粒細(xì)化后的CuAIMn形狀記憶合金的熱處理：
[0057]將第二步制得的晶粒細(xì)化后的CuAIMn形狀記憶合金升溫至900°C并保溫15分鐘后 投入室溫的水中淬火，然后以10°c/分鐘的速率重新升溫至360°C并保溫15分鐘后投入室溫 的水中，完成熱處理，由此制得具有良好綜合性能的CuAIMn形狀記憶合金。
[0058] 實(shí)施例4-對(duì)比實(shí)施例
[0059]取所需質(zhì)量的成分配比為Cu-11.9%Al-2.5%Mn的銅基形狀記憶合金置于中頻感 應(yīng)電爐內(nèi)熔化，然后移至井式坩堝爐內(nèi)，并于1100°C保溫6分鐘后攪拌12秒鐘并撇渣后澆入 鋼制模具中，將由此制得CuAIMn形狀記憶合金，升溫至900°C并保溫15分鐘后投入室溫的水 中淬火，然后以l〇°C/分鐘的速率重新升溫至350°C并保溫15分鐘后投入室溫的水中，完成 熱處理，由此制得熱處理后的CuAIMn形狀記憶合金，上述百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；
[0060] 實(shí)施例5
[0061] 第一步，制備孕育劑Cu51Zn4:
[0062 ]按Cu5i Zr 14所示成分的原子數(shù)比為Cu: Zr = 51:14，分別稱取所需質(zhì)量的原料純Cu 和純Zr進(jìn)行配料，然后放入非自耗型真空電弧爐內(nèi)，抽真空至5 X l(T3Pa后開(kāi)始通電并起弧 熔煉，待配料全部熔化后澆注，為保證合金成分的均勻性，將澆注得到的合金翻置后在與上 述同樣條件下重新熔煉，如此重復(fù)5次后制得Cu 51Zr14孕育劑，然后對(duì)所制得的孕育劑 Cu5iZri4進(jìn)行粉碎處理，待用；
[0063] 第二步，CuAIMn形狀記憶合金晶粒的細(xì)化：
[0064]取所需質(zhì)量的成分配比為Cu-11.9%Al-2.5%Mn的銅基形狀記憶合金置于中頻感 應(yīng)電爐內(nèi)熔化，然后移至井式坩堝爐內(nèi)，并于1100°c保溫6分鐘后投入該銅基形狀記憶合金 總質(zhì)量0.4%的第一步所制得的粉碎處理后的孕育劑Cu 51Zr14,攪拌12秒鐘并撇渣后澆入鋼 制模具中，由此完成CuAIMn形狀記憶合金晶粒的細(xì)化，上述百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；
[0065]第三步，晶粒細(xì)化后的CuAIMn形狀記憶合金的熱處理：
[0066] 將第二步制得的晶粒細(xì)化后的CuAIMn形狀記憶合金，升溫至900°C并保溫15分鐘 后投入室溫的水中淬火，然后以10°c/分鐘的速率重新升溫至350°C并保溫15分鐘后投入室 溫的水中，完成熱處理，由此制得具有良好綜合性能的CuAIMn形狀記憶合金。
[0067] 實(shí)施例6
[0068]除第二步中，并于1100°C保溫6分鐘后投入0.5%的第一步所制得的粉碎處理后的 孕育劑CusiZr 14，攪拌12秒鐘并撇渣后澆入鋼制模具中之外，其他同實(shí)施例5。
[0069] 實(shí)施例7
[0070] 除第二步中，并于ll〇〇°C保溫6分鐘后投入0.7%的第一步所制得的粉碎處理后的 孕育劑CusiZr 14，攪拌12秒鐘并撇渣后澆入鋼制模具中之外，其他同實(shí)施例5。
[0071] 實(shí)施例8
[0072]除第二步中，并于1100°C保溫6分鐘后投入0.9%的第一步所制得的粉碎處理后的 孕育劑CusiZr 14，攪拌12秒鐘并撇渣后澆入鋼制模具中之外，其他同實(shí)施例5。
[0073] 實(shí)施例9
[0074] 除第二步中，并于1100°C保溫6分鐘后投入1.0%的第一步所制得的粉碎處理后的 孕育劑CusiZr 14，攪拌12秒鐘并撇渣后澆入鋼制模具中之外，其他同實(shí)施例5。
[0075] 圖1為上述實(shí)施例4-9制得的具有不同晶粒尺寸CuAIMn形狀記憶合金的微觀形貌 的掃描電鏡照片，其中，為實(shí)施例4-對(duì)比實(shí)施例未加入Cu 51Zn4孕育劑;為實(shí)施例5的投入該 銅基形狀記憶合金總質(zhì)量0.4%的第一步所制得的粉碎處理后的孕育劑Cu 51Zn4;為實(shí)施例 6的投入該銅基形狀記憶合金總質(zhì)量0.5 %的第一步所制得的粉碎處理后的孕育劑 Cu51Zr14;圖1 (d)為實(shí)施例7的投入該銅基形狀記憶合金總質(zhì)量0.7%的第一步所制得的粉 碎處理后的孕育劑Cu51Zn4;圖1 (e)為實(shí)施例8的投入該銅基形狀記憶合金總質(zhì)量0.9%的 第一步所制得的粉碎處理后的孕育劑Cu51Zr 14;圖1(f)為實(shí)施例9的投入該銅基形狀記憶合 金總質(zhì)量1.0%的第一步所制得的粉碎處理后的孕育劑Cu 51Zr14。比較上述附圖可以看出： 加入孕育劑后合金的晶粒獲得了明顯細(xì)化，而且隨孕育劑添加量的增加，晶粒的平均尺寸 進(jìn)一步變小。至孕育劑添加量為0.9%時(shí)，晶粒的平均尺寸最小，約為37μπι，而未添加孕育劑 的晶粒的平均尺寸約為1050μπι，即晶粒尺寸細(xì)化了約28.4倍。之后，隨孕育劑添加量的繼續(xù) 增加，晶粒的平均尺寸反而又開(kāi)始長(zhǎng)大。
[0076]圖2為上述實(shí)施例4-9制得的具有不同晶粒尺寸CuAIMn形狀記憶合金的拉伸斷口 形貌的掃描電鏡照片，其中，圖2(a)為實(shí)施例4-對(duì)比實(shí)施例未加入Cu51Zn4孕育劑；圖2(b) 為實(shí)施例5的投入該銅基形狀記憶合金總質(zhì)量0.4%的第一步所制得的粉碎處理后的孕育 劑Cu 51Zr14;圖2(c)為實(shí)施例6的投入該銅基形狀記憶合金總質(zhì)量0.5%的第一步所制得的 粉碎處理后的孕育劑Cu 51Zn4;圖2(d)為實(shí)施例7的投入該銅基形狀記憶合金總質(zhì)量0.7% 的第一步所制得的粉碎處理后的孕育劑Cu 51Zr14;圖2(e)為實(shí)施例8的投入該銅基形狀記憶 合金總質(zhì)量0.9%的第一步所制得的粉碎處理后的孕育劑Cu 51Zn4;圖2(f)為實(shí)施例9的投 入該銅基形狀記憶合金總質(zhì)量1.0%的第一步所制得的粉碎處理后的孕育劑Cu 51Zr14。由圖 2(a)可以看出，未細(xì)化CuAIMn形狀記憶合金的拉伸斷口呈典型的脆性斷裂的特征。而經(jīng)孕 育劑細(xì)化后，在合金的拉伸斷口上開(kāi)始出現(xiàn)了標(biāo)志韌性斷裂的韌窩。并且隨著晶粒尺寸的 減小，韌窩的數(shù)量逐漸增多且尺寸逐漸增大，表明韌性逐漸提高。至孕育劑添加量為 0.9wt %時(shí)，即晶粒尺寸為最小時(shí)，合金表現(xiàn)出了最好的韌性。之后，隨孕育劑添加量的繼續(xù) 增加，合金的韌性反而開(kāi)始下降。
[0077] 表1列出了上述實(shí)施例4-9采用不同量孕育劑制得的CuAIMn形狀記憶合金室溫時(shí) 的拉伸性能及阻尼性能。
[0078] 表 1
[0079]
[0080] 由表1可以看出，隨著孕育劑添加量的增加（即隨著晶粒尺寸的減?。?，合金的抗拉 強(qiáng)度、延伸率及阻尼能力均逐漸升高，至孕育劑添加量為〇.9wt%時(shí)（即晶粒尺寸為最小 時(shí)），合金的抗拉強(qiáng)度為721.14MPa，為未孕育合金抗拉強(qiáng)度的1.7倍;延伸率為8.43%，為未 孕育合金延伸率的2.5倍;阻尼為0.0264，為未孕育合金阻尼的2.2倍，之后，隨孕育劑添加 量的繼續(xù)增加，合金的拉伸性能及阻尼性能反而開(kāi)始下降。由此說(shuō)明采用本發(fā)明方法可使 得材料的力學(xué)性能及阻尼性能同時(shí)獲得提高，這使得CuAIMn形狀記憶合金具有了更為重要 的工程應(yīng)用價(jià)值。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種CuAIMn形狀記憶合金晶粒的細(xì)化方法，其特征在于步驟如下： 第一步，制備孕育劑Cu51Zn4: 按Cu5iZri4所示成分的原子數(shù)比為Cu:Zr = 51:14,分別稱取所需質(zhì)量的原料純Cu和純Zr 進(jìn)行配料，然后放入非自耗型真空電弧爐內(nèi)，抽真空至5 X l(T3Pa后開(kāi)始通電并起弧熔煉，待 配料全部熔化后澆注，將澆注得到的合金翻置后在與上述同樣條件下重新熔煉，如此重復(fù)3 ~5次后制得Cu 51Zr14孕育劑，然后對(duì)所制得的孕育劑Cu51Zr14進(jìn)行粉碎處理，待用； 第二步，CuAIMn形狀記憶合金晶粒的細(xì)化： 取所需質(zhì)量的成分配比為Cu-11.9%Al-2.5%Mn的銅基形狀記憶合金置于中頻感應(yīng)電 爐內(nèi)熔化，然后移至井式坩堝爐內(nèi)，并于1090~1100°C保溫5~8分鐘后投入該銅基形狀記 憶合金總質(zhì)量0.1~1.0%的第一步所制得的粉碎處理后的孕育劑Cu 51Zn4,攪拌10~15秒 鐘并撇渣后澆入鋼制模具中，由此完成CuAIMn形狀記憶合金晶粒的細(xì)化，上述百分?jǐn)?shù)為質(zhì) 量百分?jǐn)?shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種CuAIMn形狀記憶合金晶粒的細(xì)化方法，其特征在于:所述第 二步中投入該銅基形狀記憶合金總質(zhì)量0.9%的第一步所制得的粉碎處理后的孕育劑 Cu5iZri4〇
【專利摘要】本發(fā)明一種CuAlMn形狀記憶合金晶粒的細(xì)化方法，涉及改變銅基合金的物理結(jié)構(gòu)，步驟是：制備孕育劑Cu51Zr14；取所需質(zhì)量的成分配比為Cu-11.9％Al-2.5％Mn的銅基形狀記憶合金置于中頻感應(yīng)電爐內(nèi)熔化，然后移至井式坩堝爐內(nèi)，并于1090～1100℃保溫5～8分鐘后投入該銅基形狀記憶合金總質(zhì)量0.1～1.0％的粉碎處理后的孕育劑Cu51Zr14，攪拌10～15秒鐘并撇渣后澆入鋼制模具中，由此完成CuAlMn形狀記憶合金晶粒的細(xì)化。本發(fā)明方法克服了現(xiàn)有技術(shù)對(duì)CuAlMn形狀記憶合金進(jìn)行細(xì)化的效果有限的缺陷，使得現(xiàn)有CuAlMn形狀記憶合金的力學(xué)性能及低溫阻尼性能同時(shí)獲得了顯著提高。
【IPC分類】C22F1/08, C22C1/02, C22C9/01
【公開(kāi)號(hào)】CN105568019
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610099699
【發(fā)明人】王清周, 崔春翔, 殷福星, 楊澗, 李波, 李楠
【申請(qǐng)人】河北工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2016年2月24日