一种提高铜锌铝记忆合金摩擦磨损性能的工艺方法
【专利摘要】一种提高铜锌铝记忆合金摩擦磨损性能的工艺方法，属于记忆合金制备【技术领域】，其特征为：以Zn24.5～26wt%、Al3.5～4.5wt%、余为铜为原料，称重后在中频感应熔炼炉中熔炼。熔炼工艺为：加入电解铜、锌锭、铝锭，待材料全部熔化后，升温至1240℃～1260℃时采用冲入法加入复合稀土变质剂。复合稀土变质剂加入量为0.2wt%～1.2wt%。然后浇注成直径为φ80×150mm的铸锭，并进行退火处理及热处理。通过线切割加工出摩擦磨损试样，具体尺寸：外径Φ50mm，内孔Φ16mm，环厚度8mm。对磨件尺寸同上，材质为40Cr钢，硬度50～54HRC。然后进行摩擦磨损试验。
【专利说明】一种提高铜锌铝记忆合金摩擦磨损性能的工艺方法
【技术领域】
[0001]本发明属于记忆合金制备【技术领域】，特指一种提高铜锌铝记忆合金摩擦磨损性能的工艺方法。
【背景技术】
[0002]超弹性和形状记忆效应使记忆合金成为一种功能材料，这是一直为人们所接受的。然而把这种材料作为结构材料来对待，这是以往这个领域的人们很少涉及过的。近年来的研究表明记忆合金除具有形状记忆、伪弹性和高阻尼外，还具有良好的耐磨损性能。对记忆合金磨损性能的研究，国外主要集中在NiTi基合金上，对铜基记忆合金磨损性能的研究鲜有报道。国内对这方面的报道不多，且不同的学者对记忆合金的耐磨机理有不同的见解。铜锌铝记忆合金作为铜基记忆合金中最具有实用价值的合金之一，由于其加工容易，塑性高，记忆性能好，价格低廉，越来越受到人们的重视。但是如何提高铜锌铝记忆合金的摩擦磨损性能，是目前研究的热点。本发明开发出一种提高铜锌铝记忆合金摩擦磨损性能的工艺方法。通过变质处理、热处理以及后续锻打等一系列工艺手段，显著提高了铜锌铝记忆合金摩擦磨损性能。
【发明内容】
[0003]本发明开发出一种提高铜锌铝记忆合金摩擦磨损性能的工艺方法，其特征为:以Zn24.5?26wt%、A13.5?4.5wt%、余为铜为原料，称重后在中频感应熔炼炉中熔炼。熔炼工艺为:加入电解铜、锌锭、铝锭，待材料全部熔化后，升温至1240°C?1260°C时采用冲入法加入复合稀土变质剂。复合稀土变质剂成分为:Y 10?15wt%、La 10?15 wt%>Ce 8?12wt% >Tb 8 ?12wt%、Nd 4 ?8wt%、Ni 4 ?8wt%、Pr 3 ?6wt %、Sc+Eu+Gd+Ho+Er+Tm+Lu为10?20wt%，Ti 2?5wt%，B 2?5wt%，余为铜。复合稀土变质剂加入量为0.2wt %?
1.2wt %。然后浇注成直径为Φ 80X 150mm的铸锭。退火处理是加热到850°C保温24小时后随炉冷却，然后车削去除表面2-3mm的脱锌层，再将铸锭在850°C保温30分钟后锻打成Φ 55 X 60mm的棒材。最后进行热处理，其具体工艺为:分级淬火100°C，即850°C保温30分钟淬入100°C机油中，再保温30分钟淬入室温水中。
[0004]在棒材上取样，通过线切割加工出摩擦磨损试样，摩擦磨损试样为圆环状，具体尺寸:外径Φ50 mm,内孔Φ 16 mm,环厚度8mm。对磨件尺寸同上，材质为40Cr钢，硬度50?54HRC。摩擦磨损是在国产MM-2000型销盘式试验机上进行。磨损量以试样磨损前后的质量差来衡量，称量采用MAllO电子分析天平，精度为0.0OOlg。摩擦磨损类型为油润滑摩擦磨损，所用润滑油为32#机油，滴油速度为20滴每分钟。各试样开始试验前，先进行30min的预跑合，跑合完毕后测定原始重量，然后加载至预定的载荷进行预定时间的磨损试验。摩擦磨损试验结束后，将试样用丙酮超声清洗30min，再测定试样的重量，并计算出试样的磨损量(磨损失重)。每次测试前试样和对磨件都要用丙酮清洗，每次测试后下一次测试前要将对磨件用砂纸磨到1200号，防止下一次测试时对磨件的表面粗糙度发生变化。实验中，45Cr钢环转速200r/min，铜锌铝记忆合金环转速180r/min，相对滑动速度0.05236m/s。
[0005]
【专利附图】
【附图说明】
图1不同预定载荷对铜锌铝记忆合金磨损量的影响(试验时间4小时)；
图2不同预定时间对铜锌铝记忆合金磨损量的影响(试验载荷392N)。
[0006]【具体实施方式】实施例1
以Zn24.5wt%、A14wt%、余为铜为原料，称重后在中频感应熔炼炉中熔炼。熔炼工艺为:加入电解铜、锌锭、铝锭，待材料全部熔化后，升温至1240°C?1260°C时采用冲入法加入复合稀土变质剂。复合稀土变质剂加入量为0.8wt%。然后浇注成直径为Φ80Χ 150mm的铸锭。退火处理是加热到850°C保温24小时后随炉冷却，然后车削去除表面2-3mm的脱锌层，再将铸锭在850°C保温30分钟后锻打成Φ55Χ60πιπι的棒材。最后进行热处理，其具体工艺为:分级淬火100°C，即850°C保温30分钟淬入100°C机油中，再保温30分钟淬入室温水中。在棒材上取样,通过线切割加工出摩擦磨损试样,摩擦磨损试样为圆环状,具体尺寸:夕卜径Φ50 mm,内孔Φ16 mm,环厚度8mm。对磨件尺寸同上，材质为40Cr钢，硬度50?54HRC。摩擦磨损是在国产MM-2000型销盘式试验机上进行。磨损量以试样磨损前后的质量差来衡量，称量采用MAllO电子分析天平,精度为0.0OOlg0摩擦磨损类型为油润滑摩擦磨损，所用润滑油为32#机油，滴油速度为20滴每分钟。各试样开始试验前，先进行30min的预跑合，跑合完毕后测定原始重量，然后加载至预定的载荷进行预定时间的磨损试验。摩擦磨损试验结束后，将试样用丙酮超声清洗30min，再测定试样的重量，并计算出试样的磨损量(磨损失重)。每次测试前试样和对磨件都要用丙酮清洗，每次测试后下一次测试前要将对磨件用砂纸磨到1200号，防止下一次测试时对磨件的表面粗糙度发生变化。实验中，钢环转速200r/min,铜环转速180r/min,相对滑动速度0.05236m/s。标记为I号试样，摩擦磨损性能见图1和图2。
[0007]实施例2
以Zn25.2wt%、A13.5wt %、余为铜为原料，称重后在中频感应熔炼炉中熔炼。熔炼工艺为:加入电解铜、锌锭、铝锭，待材料全部熔化后，升温至1240°C?1260°C时采用冲入法加入复合稀土变质剂。复合稀土变质剂加入量为0.6wt%。然后浇注成直径为Φ80Χ150πιπι的铸锭。退火处理是加热到850°C保温24小时后随炉冷却，然后车削去除表面2-3mm的脱锌层，再将铸锭在850°C保温30分钟后锻打成Φ55Χ60πιπι的棒材。最后进行热处理，其具体工艺为:分级淬火100°C，即850°C保温30分钟淬入100°C机油中，再保温30分钟淬入室温水中。在棒材上取样,通过线切割加工出摩擦磨损试样,摩擦磨损试样为圆环状,具体尺寸:外径Φ50 mm,内孔Φ 16 mm,环厚度8mm。对磨件尺寸同上，材质为40Cr钢，硬度50?54HRC。摩擦磨损是在国产MM-2000型销盘式试验机上进行。磨损量以试样磨损前后的质量差来衡量，称量采用MAllO电子分析天平，精度为0.0OOlg。摩擦磨损类型为油润滑摩擦磨损，所用润滑油为32#机油，滴油速度为20滴每分钟。各试样开始试验前，先进行30min的预跑合，跑合完毕后测定原始重量，然后加载至预定的载荷进行预定时间的磨损试验。摩擦磨损试验结束后，将试样用丙酮超声清洗30min，再测定试样的重量，并计算出试样的磨损量(磨损失重)。每次测试前试样和对磨件都要用丙酮清洗，每次测试后下一次测试前要将对磨件用砂纸磨到1200号，防止下一次测试时对磨件的表面粗糙度发生变化。实验中，钢环转速200r/min，铜环转速180r/min，相对滑动速度0.05236m/s。标记为2号试样，摩擦磨损性能见图1和图2。由此看出，此时摩擦磨损性能最好。
[0008] 实施例3
以Zn26wt%、A14wt%、余为铜为原料，称重后在中频感应熔炼炉中熔炼。熔炼工艺为:力口入电解铜、锌锭、铝锭，待材料全部熔化后，升温至1240°C?1260°C时采用冲入法加入复合稀土变质剂。复合稀土变质剂加入量为1.0wt%。然后浇注成直径为Φ80Χ150πιπι的铸锭。退火处理是加热到850°C保温24小时后随炉冷却，然后车削去除表面2-3mm的脱锌层，再将铸锭在850°C保温30分钟后锻打成Φ55Χ60πιπι的棒材。最后进行热处理，其具体工艺为:分级淬火100°C，S卩850°C保温30分钟淬入100°C机油中，再保温30分钟淬入室温水中。在棒材上取样，通过线切割加工出摩擦磨损试样，摩擦磨损试样为圆环状，具体尺寸:外径Φ 50 mm,内孔Φ16 mm,环厚度8mm。对磨件尺寸同上，材质为40Cr钢，硬度50?54HRC。摩擦磨损是在国产MM-2000型销盘式试验机上进行。磨损量以试样磨损前后的质量差来衡量，称量采用MAllO电子分析天平,精度为0.0OOlg0摩擦磨损类型为油润滑摩擦磨损，所用润滑油为32#机油，滴油速度为20滴每分钟。各试样开始试验前，先进行30min的预跑合，跑合完毕后测定原始重量，然后加载至预定的载荷进行预定时间的磨损试验。摩擦磨损试验结束后，将试样用丙酮超声清洗30min，再测定试样的重量，并计算出试样的磨损量(磨损失重)。每次测试前试样和对磨件都要用丙酮清洗，每次测试后下一次测试前要将对磨件用砂纸磨到1200号，防止下一次测试时对磨件的表面粗糙度发生变化。实验中，钢环转速200r/min,铜环转速180r/min,相对滑动速度0.05236m/s。标记为3号试样,摩擦磨损性能见图1和图2。
【权利要求】
1.一种提高铜锌铝记忆合金摩擦磨损性能的工艺方法，其特征为:以Zn24.5?26wt%、A13.5?4.5wt%、余为铜为原料，称重后在中频感应熔炼炉中熔炼；熔炼工艺为:加入电解铜、锌锭、铝锭，待材料全部熔化后，升温至1240°C?1260°C时采用冲入法加入复合稀土变质剂，复合稀土变质剂加入量为0.2wt%? 1.2wt%;然后浇注成直径为Φ 80 X 150mm的铸锭；退火处理是加热到850°C保温24小时后随炉冷却，然后车削去除表面2-3mm的脱锌层，再将铸锭在850°C保温30分钟后锻打成Φ 55 X 60mm的棒材；最后进行热处理，其具体工艺为:分级淬火100°C，S卩850°C保温30分钟淬入100°C机油中，再保温30分钟淬入室温水中；在棒材上取样，通过线切割加工出摩擦磨损试样,摩擦磨损试样为圆环状,具体尺寸:外径Φ50 mm,内孔Φ16 mm,环厚度8mm,对磨件尺寸同上，材质为40Cr钢，硬度50?54HRC ;摩擦磨损是在国产MM-2000型销盘式试验机上进行；磨损量以试样磨损前后的质量差来衡量，称量采用MAllO电子分析天平,精度为0.0OOlg ;摩擦磨损类型为油润滑摩擦磨损，所用润滑油为32#机油，滴油速度为20滴每分钟；各试样开始试验前，先进行30min的预跑合，跑合完毕后测定原始重量，然后加载至预定的载荷进行预定时间的磨损试验；摩擦磨损试验结束后，将试样用丙酮超声清洗30min，再测定试样的重量，并计算出试样的磨损量；每次测试前试样和对磨件都要用丙酮清洗，每次测试后下一次测试前要将对磨件用砂纸磨到.1200号，防止下一次测试时对磨件的表面粗糙度发生变化；实验中，45Cr钢环转速200r/min,铜锌招记忆合金环转速180r/min,相对滑动速度0.05236m/s。
2.根据权利要求1所述一种提高铜锌铝记忆合金摩擦磨损性能的工艺方法，以.25.2wt%、A13.5wt %、余为铜为原料，复合稀土变质剂加入量为0.8%时，热处理工艺为:分级淬火100°C，即850°C保温30分钟淬入100°C机油中，再保温30分钟淬入室温水中；制备出的铜锌铝记忆合金的摩擦磨损性能最优。
【文档编号】C22F1/00GK104342607SQ201310346974
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年8月9日 优先权日:2013年8月9日
【发明者】司松海, 李晓薇, 刘光磊, 杨嵩, 陆松华 申请人:镇江忆诺唯记忆合金有限公司