多孔銅基形狀記憶合金的等徑角擠扭法制備工藝的制作方法
【專利說明】多孔銅基形狀記憶合金的等徑角擠扭法制備工藝
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種新型功能材料、多孔銅基形狀記憶合金材料制備方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]大塑性成形(severe plastic deformat1n，簡稱SPD)是一種金屬塑性成形新型技術(shù)和工藝，而等徑角擠扭((Equal Channel Angular Pressing and Tors1n，簡稱ECAP-T )是21世紀初發(fā)明的一種新型SH)技術(shù)，是將等徑角擠壓(簡稱ECAP)和等通道擠扭(簡稱TE)兩種大塑性成形工藝相結(jié)合，復合成一種等徑角擠扭模具結(jié)構(gòu)及其材料成形工藝新方法(ECAP-T)。在等徑角擠扭模具的模腔中有兩個塑性變形區(qū)域，即一個轉(zhuǎn)角區(qū)域，一個螺旋通道區(qū)域，主要模具參數(shù)，如轉(zhuǎn)角區(qū)域內(nèi)角、外角、螺旋角、擠扭角、通道長度等等，均可改變；擠壓時，在凸模作用下，塑性材料(包括金屬、粉末體等)被壓入經(jīng)過轉(zhuǎn)角區(qū)域、螺旋通道區(qū)域，將產(chǎn)生兩次大的塑性剪切變形，而經(jīng)過多道次的重復等徑角擠扭成形，材料可積累很大的塑性變形，從而細化晶粒、改善材料性能。
[0005]形狀記憶合金(簡稱SMA)是一種新型功能材料，已成為功能材料領(lǐng)域的研宄熱點之一。多孔銅基形狀記憶合金兼具多孔粉末材料、復合材料和功能材料的多重特性，其形狀記憶合金性能優(yōu)良、成本低廉，應用前景非常廣闊。
[0006]常規(guī)的多孔銅基形狀記憶合金的制備環(huán)節(jié)，主要包括冶煉、合金化、形變、快速凝固、熱-機循環(huán)、粉末冶金等方法；要用到熔煉、鑄造、熱鍛、乳制、熱等靜壓等形變工藝，其制備線路較長、復雜、成本高、綠色環(huán)保效果較差。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種多孔銅基形狀記憶合金的等徑角擠扭法制備工藝，克服常規(guī)的多孔銅基形狀記憶合金制備方法復雜、制備線路長、成本高、綠色環(huán)保效果差的缺點。
[0009]一種多孔銅基形狀記憶合金的等徑角擠扭法制備工藝，其特征在于:將配比、混合好的Cu-Zn-Al金屬粉末通過簡單壓制模進行壓制，再燒結(jié)成預坯，然后將燒結(jié)預坯放入等徑角擠扭模具凹模中，在凸模作用下，坯料先后經(jīng)過轉(zhuǎn)角區(qū)域和螺旋通道區(qū)域，產(chǎn)生兩次大的塑性變形；經(jīng)過反復多道次的等徑角擠扭成形后，坯料產(chǎn)生積累的塑性變形量，使得粉末固結(jié)、破碎、致密以及晶粒破碎、產(chǎn)生亞晶，大量形核，細化晶粒；隨后將經(jīng)多道次等徑角擠扭道后的多孔燒結(jié)銅基坯料進行淬火熱處理，最后再進行固溶處理，就能制備性能良好的銅基形狀記憶合金材料。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，整個制備過程省略了傳統(tǒng)的多孔銅基形狀記憶合金制備所必需的粉末熔煉、鑄造、反復熱鍛、多次軋制等成形工序，大大降低了的制備成本，生產(chǎn)工藝簡單，工藝線路短，強化了綠色環(huán)保效應。從整個制備工藝的特征講，本工藝方法兼具了常規(guī)多孔銅基形狀記憶合金的制備工藝，如熱等靜壓法、常規(guī)粉末燒結(jié)法、燒結(jié)蒸發(fā)法等方法的特點。
[0011]
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的多孔銅基形狀記憶合金的等徑角擠扭法成形原理圖；
1-等徑角擠扭凹模2-凸模3-坯料4-擠扭螺旋通道5-轉(zhuǎn)角區(qū)域。
[0013]
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明:
一種多孔銅基形狀記憶合金的等徑角擠扭法制備工藝，將配比、混合好的Cu-Zn-Al金屬粉末通過簡單壓制模進行壓制，再燒結(jié)成預坯，然后將燒結(jié)預坯放入等徑角擠扭模具凹模I中，在凸模2作用下，坯料3先后經(jīng)過轉(zhuǎn)角區(qū)域5和螺旋通道區(qū)域4，產(chǎn)生兩次大的塑性變形，經(jīng)過反復多道次的等徑角擠扭成形，坯料3能產(chǎn)生積累的塑性變形量，使得粉末固結(jié)、破碎、致密以及晶粒破碎、產(chǎn)生亞晶，大量形核，細化晶粒；隨后將多道次等徑角擠扭道后的多孔燒結(jié)銅基坯料進行淬火熱處理，最后再進行固溶處理，就能制備性能良好的多孔銅基形狀記憶合金材料。其具體步驟為:
第一步，將配比好的純銅粉、鋅粉、鋁粉(以三種粉末各自比例，分成三組:①68.27%、27.04%,4.69% ；(2) 68.15%,27.18%,4.67% ；(3) 67.45%,27.57,4.98%)，放置與真空混粉器充分混合，同時加入配比好的少量硬脂酸鋅為潤滑劑和粘結(jié)劑，連續(xù)混合40-60min，卸料再過篩、待用；
第二步，運用壓制模具，對三組混合好的粉末進行常溫壓制成形，制成長方體預坯(尺寸為12X12X80mm)若干，然后置入真空燒結(jié)爐燒結(jié)。燒結(jié)溫度:920± 10°C，燒結(jié)時間:3.5h ;將燒結(jié)后的試樣進行修整，制成尺寸為1X 10X70mm的燒結(jié)坯；
第三步，將燒結(jié)坯加熱到550°C后，放置入等徑角擠扭模具中進行6-8道次擠扭成形(模具預熱為350°C，保持恒溫)；
第四步，將經(jīng)過多道次等徑角擠扭后的試樣加熱至850±10°C保溫15min，水冷至室溫，最后，再進彳丁 800 C固洛lOmin，完成整個多孔銅基形狀記憶合金的制備工藝。
[0015]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，則應當視為屬于本發(fā)明所提交的權(quán)利要求書確定的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種多孔銅基形狀記憶合金的等徑角擠扭法制備工藝，其特征在于:將配比、混合好的Cu-Zn-Al金屬粉末通過簡單壓制模進行壓制，再燒結(jié)成預坯，然后將燒結(jié)預坯放入等徑角擠扭模具凹模(I)中，在凸模(2)作用下，坯料(3)先后經(jīng)過轉(zhuǎn)角區(qū)域(5)和螺旋通道區(qū)域(4)，產(chǎn)生兩次大的塑性變形；經(jīng)過反復多道次的等徑角擠扭成形，坯料(3)產(chǎn)生積累的塑性變形量，使得粉末固結(jié)、破碎、致密以及晶粒破碎、產(chǎn)生亞晶，大量形核，細化晶粒；隨后將經(jīng)多道次等徑角擠扭后的多孔燒結(jié)銅基坯料進行淬火熱處理，最后再進行固溶處理，就能制備性能良好的銅基形狀記憶合金材料。
2.按權(quán)利要求1所述的多孔銅基形狀記憶合金的等徑角擠扭法制備工藝，其特征在于:包括如下步驟: 第一步，將配比好的純銅粉、鋅粉、鋁粉，放置與真空混粉器充分混合，同時加入配比好的少量硬脂酸鋅為潤滑劑和粘結(jié)劑，連續(xù)混合40-60min，卸料再過篩、待用； 第二步，運用壓制模具，對混合好的粉末進行常溫壓制成形，制成長方體預坯若干，尺寸為12X12X80mm，然后置入真空燒結(jié)爐燒結(jié)，燒結(jié)溫度:920± 10°C，燒結(jié)時間:3.5h ;將燒結(jié)后的試樣進行修整，制成尺寸為1X 10 X 70mm的燒結(jié)坯； 第三步，將燒結(jié)坯加熱到550°C后，放置入等徑角擠扭模具中進行6-8道次擠扭成形(模具保持恒溫350°C); 第四步，將經(jīng)過多道次等徑角擠扭后的試樣加熱至850±10°C保溫15min，水冷至室溫，最后，再進彳丁 800 C固洛lOmin，完成整個多孔銅基形狀記憶合金的制備工藝。
【專利摘要】一種多孔銅基形狀記憶合金的等徑角擠扭法制備工藝，其特征在于：首先通過簡單壓制模將混合好的Cu-Zn-Al粉末進行壓制并燒結(jié)，然后將燒結(jié)坯進行多道次的等徑角擠扭(ECAP-T)成形，使得粉末燒結(jié)體的晶粒破碎、產(chǎn)生亞晶、大量形核，晶粒細化；隨后將經(jīng)多道次等徑角擠扭道后的多孔燒結(jié)銅基坯料進行淬火熱處理，最后再進行固溶處理，就能制備性能良好的銅基形狀記憶合金材料。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，整個制備過程省略了傳統(tǒng)的多孔銅基形狀記憶合金制備所必需的粉末熔煉、鑄造、反復熱鍛、多次軋制等成形工序，大大降低了的制備成本，生產(chǎn)工藝簡單，工藝線路短，強化了綠色環(huán)保效應。從整個制備工藝的特征講，本工藝方法兼具了常規(guī)多孔銅基形狀記憶合金的制備工藝，如熱等靜壓法、常規(guī)粉末燒結(jié)法、燒結(jié)蒸發(fā)法等方法的特點。
【IPC分類】C22F1-08
【公開號】CN104561866
【申請?zhí)枴緾N201510055600
【發(fā)明人】李永志, 李建軍, 王新云, 李依瑋, 紀良波
【申請人】九江學院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年2月4日