一種提高銅鋅鋁形狀記憶合金摩擦磨損性能的熱處理工藝的制作方法
【專利摘要】一種提高銅鋅鋁形狀記憶合金摩擦磨損性能的熱處理工藝，屬于記憶合金領(lǐng)域，將制備出的銅鋅鋁記憶合金先進(jìn)行退火處理，在850℃保溫24小時(shí)后隨爐冷卻，然后切削去除表面的2~3mm的脫鋅層，再將鑄錠在850℃保溫30分鐘后鍛打成φ55×60mm的棒材。然后采取四種熱處理方式，最后進(jìn)行摩擦磨損性能試驗(yàn)。
【專利說明】一種提高銅鋅鋁形狀記憶合金摩擦磨損性能的熱處理工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于記憶合金領(lǐng)域，特指一種提高銅鋅鋁形狀記憶合金摩擦磨損性能的熱處理工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]銅基形狀記憶合金由于加工容易，原材料來源廣泛，成本低廉(只是NiTi記憶合金的1/10)，而受到大批研究者的青睞。在已發(fā)現(xiàn)的形狀記憶合金中銅基合金占的比例最多，主要可以分為Cu-Zn和Cu-Al兩大類，其中最具有實(shí)用價(jià)值的是CuZnAl系和CuAlNi系。近年又發(fā)展了 CuAlMn系。摩擦磨損是工業(yè)和日常生活中常見的現(xiàn)象，也是造成材料和能源損失的重要原因。特別是隨著科技的日益進(jìn)步，對(duì)尺寸精度要求越來越高，當(dāng)然對(duì)材料的耐磨性能要求也越高。如何提高材料的耐磨性以及開發(fā)耐磨性能更好的材料日益成為材料科學(xué)研究的一個(gè)發(fā)展方向。雖然銅基形狀記憶合金具有良好的形狀記憶效應(yīng)和低廉的價(jià)格，前景十分誘人，然而在實(shí)用過程中，發(fā)現(xiàn)存在馬氏體穩(wěn)定化、延性差、易發(fā)生晶界破壞，以及疲勞壽命短、摩擦磨損性能差等問題，因此它只在性能要求不高以及要求降低成本的情況下使用。為了改善延性，抑制晶界破壞，提高疲勞壽命及其摩擦磨損性能，目前主要方法有:①改變合金配方，②進(jìn)行細(xì)化和變質(zhì)處理，③進(jìn)行熱處理。其中，第一種方法實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜；第二種方法改善效果不夠明顯。因此，進(jìn)行熱處理自然成為最直接最有效的方法。
[0003]本發(fā)明提出一種提高銅鋅鋁形狀記憶合金摩擦磨損性能的熱處理工藝。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出一種提高銅鋅鋁形狀記憶合金摩擦磨損性能的熱處理工藝，其特征為:將制備出的銅鋅鋁記憶合金先進(jìn)行退火處理，在850°C保溫24小時(shí)后隨爐冷卻，然后切削去除表面的2?3mm的脫鋅層，再將鑄錠在850°C保溫30分鐘后鍛打成Φ 55 X 60mm的棒材。然后采取以下四種熱處理方式:
1、分級(jí)淬火150°C，S卩850°C保溫30分鐘淬入150°C機(jī)油中，再保溫30分鐘淬入室溫水中；
2、分級(jí)淬火100°C，即850°C保溫30分鐘淬入100°C機(jī)油中，再保溫30分鐘淬入室溫水中；
3、兩級(jí)時(shí)效150°C，即850°C保溫30分鐘后淬入室溫機(jī)油中，再放入150°C機(jī)油中保溫時(shí)效30分鐘，最后在50°C水中保溫時(shí)效15分鐘；
4、兩級(jí)時(shí)效100°C，即850°C保溫30分鐘后淬入室溫機(jī)油中，再放入100°C機(jī)油中保溫時(shí)效30分鐘，最后在50°C水中保溫時(shí)效15分鐘。
[0005]上述四種方式中采用第二種熱處理方式后獲得的銅鋅鋁記憶合金，摩擦磨損性能最好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1不同熱處理方式對(duì)不同熱處理狀態(tài)的銅鋅鋁形狀記憶合金磨損量的影響(試驗(yàn)時(shí)間4小時(shí))；
圖2不同預(yù)定時(shí)間對(duì)不同熱處理狀態(tài)的銅鋅鋁形狀記憶合金磨損量的影響(試驗(yàn)載荷392N)。

【具體實(shí)施方式】
[0007]實(shí)施例1
將制備出的銅鋅鋁記憶合金先進(jìn)行退火處理，在850°C保溫24小時(shí)后隨爐冷卻，然后切削去除表面的2?3mm的脫鋅層，再將鑄錠在850°C保溫30分鐘后鍛打成Φ55Χ60πιπι的棒材。最后進(jìn)行熱處理，采用分級(jí)淬火150°C，即850°C保溫30分鐘淬入150°C機(jī)油中，再保溫30分鐘淬入室溫水中。然后在棒材上取樣，通過線切割加工出摩擦磨損試樣，摩擦磨損試樣為圓環(huán)狀，具體尺寸:外徑Φ50πιπι，內(nèi)孔Φ16πιπι，環(huán)厚度8mm。對(duì)磨件尺寸同上，材質(zhì)為40Cr鋼，硬度50 - 54HRC。摩擦磨損是在國產(chǎn)MM-2000型銷盤式試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。磨損量以試樣磨損前后的質(zhì)量差來衡量，稱量采用MAllO電子分析天平，精度為0.0OOlgo摩擦磨損類型為油潤滑摩擦磨損，所用潤滑油為32#機(jī)油，滴油速度為20滴每分鐘。各試樣開始試驗(yàn)前，先進(jìn)行30min的預(yù)跑合，跑合完畢后測定原始重量，然后加載至預(yù)定的載荷進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的磨損試驗(yàn)。摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)束后，將試樣用丙酮超聲清洗30min，再測定試樣的重量，并計(jì)算出試樣的磨損量(磨損失重)。每次測試前試樣和對(duì)磨件都要用丙酮清洗，每次測試后下一次測試前要將對(duì)磨件用砂紙磨到1200號(hào)，防止下一次測試時(shí)對(duì)磨件的表面粗糙度發(fā)生變化。摩擦磨損試樣為圓環(huán)狀，具體尺寸:外徑Φ50 mm，內(nèi)孔Φ16 mm，環(huán)厚度8mm。對(duì)磨件尺寸同上，材質(zhì)為45#鋼，硬度50 — 54HRC。實(shí)驗(yàn)中，鋼環(huán)轉(zhuǎn)速200r/min，銅環(huán)轉(zhuǎn)速180r/min，相對(duì)滑動(dòng)速度0.05236m/s。具體摩擦磨損性能見圖1和圖2。
[0008]實(shí)施例2
將制備出的銅鋅鋁記憶合金先進(jìn)行退火處理，在850°C保溫24小時(shí)后隨爐冷卻，然后切削去除表面的2?3mm的脫鋅層，再將鑄錠在850°C保溫30分鐘后鍛打成Φ 55 X 60mm的棒材。最后進(jìn)行熱處理，分級(jí)淬火100°C，即850°C保溫30分鐘淬入100°C機(jī)油中，再保溫30分鐘淬入室溫水中。然后在棒材上取樣,通過線切割加工出摩擦磨損試樣,摩擦磨損試樣為圓環(huán)狀，具體尺寸:外徑Φ50ι?πι，內(nèi)孔Φ16ι?πι，環(huán)厚度8mm。對(duì)磨件尺寸同上,材質(zhì)為40Cr鋼，硬度50 — 54HRC。摩擦磨損是在國產(chǎn)MM-2000型銷盤式試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。磨損量以試樣磨損前后的質(zhì)量差來衡量，稱量采用MAllO電子分析天平，精度為0.0OOlgo摩擦磨損類型為油潤滑摩擦磨損，所用潤滑油為32#機(jī)油，滴油速度為20滴每分鐘。各試樣開始試驗(yàn)前，先進(jìn)行30min的預(yù)跑合，跑合完畢后測定原始重量，然后加載至預(yù)定的載荷進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的磨損試驗(yàn)。摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)束后，將試樣用丙酮超聲清洗30min，再測定試樣的重量，并計(jì)算出試樣的磨損量(磨損失重)。每次測試前試樣和對(duì)磨件都要用丙酮清洗，每次測試后下一次測試前要將對(duì)磨件用砂紙磨到1200號(hào)，防止下一次測試時(shí)對(duì)磨件的表面粗糙度發(fā)生變化。摩擦磨損試樣為圓環(huán)狀，具體尺寸:外徑Φ50 mm，內(nèi)孔Φ16 mm，環(huán)厚度8mm。對(duì)磨件尺寸同上，材質(zhì)為45#鋼，硬度50 - 54HRC。實(shí)驗(yàn)中，鋼環(huán)轉(zhuǎn)速200r/min，銅環(huán)轉(zhuǎn)速180r/min，相對(duì)滑動(dòng)速度0.05236m/s。具體摩擦磨損性能見圖1和圖2，由圖1和圖2可以看出，熱處理方式為分級(jí)淬火100°C時(shí)，銅鋅鋁形狀記憶合金呈現(xiàn)出最優(yōu)的摩擦磨損性能。
[0009]實(shí)施例3
將制備出的銅鋅鋁記憶合金先進(jìn)行退火處理，在850°C保溫24小時(shí)后隨爐冷卻，然后切削去除表面的2?3mm的脫鋅層，再將鑄錠在850°C保溫30分鐘后鍛打成Φ55Χ60πιπι的棒材。最后進(jìn)行熱處理，兩級(jí)時(shí)效150°C，即850°C保溫30分鐘后淬入室溫機(jī)油中，再放入150°C機(jī)油中保溫時(shí)效30分鐘，最后在50°C水中保溫時(shí)效15分鐘。然后在棒材上取樣，通過線切割加工出摩擦磨損試樣,摩擦磨損試樣為圓環(huán)狀,具體尺寸:外徑Φ50πιπι，內(nèi)孔Φ 16mm,環(huán)厚度8mm。對(duì)磨件尺寸同上,材質(zhì)為40Cr鋼，硬度50 — 54HRC。摩擦磨損是在國產(chǎn)MM-2000型銷盤式試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。磨損量以試樣磨損前后的質(zhì)量差來衡量，稱量采用MAllO電子分析天平,精度為0.0OOlg0摩擦磨損類型為油潤滑摩擦磨損，所用潤滑油為32#機(jī)油，滴油速度為20滴每分鐘。各試樣開始試驗(yàn)前，先進(jìn)行30min的預(yù)跑合,跑合完畢后測定原始重量，然后加載至預(yù)定的載荷進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的磨損試驗(yàn)。摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)束后，將試樣用丙酮超聲清洗30min，再測定試樣的重量，并計(jì)算出試樣的磨損量(磨損失重)。每次測試前試樣和對(duì)磨件都要用丙酮清洗，每次測試后下一次測試前要將對(duì)磨件用砂紙磨到1200號(hào)，防止下一次測試時(shí)對(duì)磨件的表面粗糙度發(fā)生變化。摩擦磨損試樣為圓環(huán)狀，具體尺寸:外徑Φ50 mm,內(nèi)孔Φ16 mm,環(huán)厚度8mm。對(duì)磨件尺寸同上，材質(zhì)為45#鋼，硬度50 —54HRC。實(shí)驗(yàn)中，鋼環(huán)轉(zhuǎn)速200r/min，銅環(huán)轉(zhuǎn)速180r/min，相對(duì)滑動(dòng)速度0.05236m/s。具體摩擦磨損性能見圖1和圖2。
[0010]實(shí)施例4
將制備出的銅鋅鋁記憶合金先進(jìn)行退火處理，在850°C保溫24小時(shí)后隨爐冷卻，然后切削去除表面的2?3mm的脫鋅層，再將鑄錠在850°C保溫30分鐘后鍛打成Φ55Χ60πιπι的棒材。最后進(jìn)行熱處理，兩級(jí)時(shí)效100°C，即850°C保溫30分鐘后淬入室溫機(jī)油中，再放入100°C機(jī)油中保溫時(shí)效30分鐘，最后在50°C水中保溫時(shí)效15分鐘。然后在棒材上取樣，通過線切割加工出摩擦磨損試樣,摩擦磨損試樣為圓環(huán)狀,具體尺寸:外徑Φ50πιπι，內(nèi)孔Φ 16mm,環(huán)厚度8mm。對(duì)磨件尺寸同上,材質(zhì)為40Cr鋼，硬度50 — 54HRC。摩擦磨損是在國產(chǎn)MM-2000型銷盤式試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。磨損量以試樣磨損前后的質(zhì)量差來衡量，稱量采用MAllO電子分析天平,精度為0.0OOlg0摩擦磨損類型為油潤滑摩擦磨損，所用潤滑油為32#機(jī)油，滴油速度為20滴每分鐘。各試樣開始試驗(yàn)前，先進(jìn)行30min的預(yù)跑合,跑合完畢后測定原始重量，然后加載至預(yù)定的載荷進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的磨損試驗(yàn)。摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)束后，將試樣用丙酮超聲清洗30min，再測定試樣的重量，并計(jì)算出試樣的磨損量(磨損失重)。每次測試前試樣和對(duì)磨件都要用丙酮清洗，每次測試后下一次測試前要將對(duì)磨件用砂紙磨到1200號(hào)，防止下一次測試時(shí)對(duì)磨件的表面粗糙度發(fā)生變化。摩擦磨損試樣為圓環(huán)狀，具體尺寸:夕卜徑Φ50 mm,內(nèi)孔Φ16 mm,環(huán)厚度8mm。對(duì)磨件尺寸同上，材質(zhì)為45#鋼，硬度50—54HRC。實(shí)驗(yàn)中，鋼環(huán)轉(zhuǎn)速200r/min，銅環(huán)轉(zhuǎn)速180r/min，相對(duì)滑動(dòng)速度0.05236m/s。具體摩擦磨損性能見圖1和圖2。
【權(quán)利要求】
1.一種提高銅鋅鋁形狀記憶合金摩擦磨損性能的熱處理工藝，其特征為:將制備出的銅鋅鋁記憶合金先進(jìn)行退火處理，在850°C保溫24小時(shí)后隨爐冷卻，然后切削去除表面的2^3mm的脫鋅層，再將鑄錠在850°C保溫30分鐘后鍛打成Φ55Χ60πιπι的棒材；然后采取以下四種熱處理方式:第一、分級(jí)淬火150°C，即850°C保溫30分鐘淬入150°C機(jī)油中，再保溫30分鐘淬入室溫水中；第二、分級(jí)淬火100°C，S卩850°C保溫30分鐘淬入100°C機(jī)油中，再保溫30分鐘淬入室溫水中；第三、兩級(jí)時(shí)效150°C，即850°C保溫30分鐘后淬入室溫機(jī)油中，再放入150°C機(jī)油中保溫時(shí)效30分鐘，最后在50°C水中保溫時(shí)效15分鐘；第四、兩級(jí)時(shí)效100°C，即850°C保溫30分鐘后淬入室溫機(jī)油中，再放入100°C機(jī)油中保溫時(shí)效30分鐘，最后在50°C水中保溫時(shí)效15分鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種提高銅鋅鋁形狀記憶合金摩擦磨損性能的熱處理工藝，熱處理可優(yōu)選為分級(jí)淬火100°C的處理方式，此時(shí)銅鋅鋁形狀記憶合金呈現(xiàn)最優(yōu)的摩擦磨損性能。
【文檔編號(hào)】C22F1/08GK104342611SQ201310345302
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月9日
【發(fā)明者】楊嵩, 司松海, 李曉薇, 齊克堯, 張扣山 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江憶諾唯記憶合金有限公司