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1、(10)申请公布号 CN 102794440 A (43)申请公布日 2012.11.28 C N 1 0 2 7 9 4 4 4 0 A *CN102794440A* (21)申请号 201210329566.X (22)申请日 2012.09.08 B22D 27/20(2006.01) C22C 38/08(2006.01) (71)申请人镇江忆诺唯记忆合金有限公司 地址 212009 江苏省镇江市丁卯开发区四平 山路兴泽支路5号 (72)发明人司松海 刘光磊 李晓薇 杨嵩 张扣山 (54) 发明名称 一种低锰铁基记忆合金用复合稀土添加剂 (57) 摘要 一种低锰铁基记忆合金用复合稀土添。
2、加 剂，属于记忆合金领域，其特征为：化学成分为： Nd2028wt、La815wt、Y510wt、 Sc48wt、Ce+Pr+Eu+Gd+Tb+Ho+Er+Tm+Lu为 1018wt%，V26wt%、B25wt%，余为铁。所 述复合稀土添加剂为块状合金，熔点范围1000 1250，复合稀土添加剂加入量范围为0.4 1.0wt%。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 1/1页 2 1.一 种 低 锰 铁 基 记 忆 合 金 用 复 合 稀 土 添 加 剂， 其 。
3、特 征 为 ： 化 学 成 分 为 ： Nd 20 28wt、 La 8 15wt、 Y 5 10wt、 Sc 4 8wt、 Ce+Pr + Eu +Gd +Tb +Ho +Er +Tm +Lu为 10 18wt%， V 2 6wt%、 B 2 5wt%， 余为铁 ；所述复合稀土添加剂为块状合金， 熔 点范围 1000 1250， 复合稀土添加剂加入量范围为 0.4 1.0wt%。 2.根 据 权 利 要 求 1所 述 一 种 低 锰 铁 基 记 忆 合 金 用 复 合 稀 土 添 加 剂， 成 分 可 优 化 为 ： Nd 23 25wt、 La 10 12wt、 Y 7 8wt、 Sc 6。
4、 7wt、 Ce+Pr + Eu +Gd +Tb +Ho +Er +Tm +Lu为 13 15wt%， V 4 5wt%、 B 3 4wt%， 余为铁。 3.根据权利要求 1所述一种低锰铁基记忆合金用复合稀土添加剂， 复合稀土添加剂加 入量为 0.6wt%时， 合金组织中 晶粒尺寸最小， 为 0.1mm。 4.根据权利要求 1所述一种低锰铁基记忆合金用复合稀土添加剂， 复合稀土添加剂加 入量为 0.6wt% 时， 合金的力学性能达到最大值， 为 b =700.4Mpa， 0. 2 =359.8Mpa。 5.根据权利要求 1所述一种低锰铁基记忆合金用复合稀土添加剂， 复合稀土添加剂加 入量为 0。
5、.6wt%时， 合金的形状记忆回复率达到最大值， 形状记忆回复率为 52%。 6.根 据 权 利 要 求 1所 述 一 种 低 锰 铁 基 记 忆 合 金 用 复 合 稀 土 添 加 剂， 合 金 中 锰 为 16 wt%， 复合稀土添加剂加入量为 0.6wt%时， 锰挥发的最少， 仅挥发 0.06 wt%。 权 利 要 求 书CN 102794440 A 1/3页 3 一种低锰铁基记忆合金用复合稀土添加剂 技术领域 0001 本发明属于记忆合金领域， 特指一种低锰铁基记忆合金用复合稀土添加剂。 背景技术 0002 Fe-Mn-Si形 状 记 忆 合 金 因 其 独 特 的 优 越 性 而 且。
6、 有 广 阔 的 应 用 前 景。 根 据 晶 体 学 计算， 马氏体相变可提供至少 10%的可逆应变量， 但实际观察到的最大可逆转变量 也 仅 仅 只 有 9%， 且 是 在 单 晶 中 发 现 的， 在 实 际 应 用 的 多 晶 合 金 中， 完 全 可 逆 转 变 量 很 小， 一 般 不 大 于 2%， 训 练 后 也 不 超 过 4%， 且 训 练 工 艺 过 程 复 杂。 同 时 铁 基 记 忆 合 金 中 由 于 硅 量 较 高， 所 以 力 学 性 能 低、 加 工 性 能 较 差， 另 外 由 于 锰 量 较 高， 制 作 过 程 中 造 成 锰 的 挥 发， 势 必 影 。
7、响马氏体可逆转变量， 这是影响其工程应用的主要原因。 对 Fe-Mn-Si合金的形状记忆效应 及 影 响 因 素 开 展 研 究， 提 高 合 金 形 状 记 忆 回 复 率， 优 化 生 产 工 艺， 对 推 动 工 程 应 用 与 国 民 经 济有重要的现实意义。本发明开发出一种低锰铁基记忆合金用复合稀土添加剂。 发明内 容 0003 本 发 明 的 目 的 是 开 发 出 一 种 低 锰 铁 基 记 忆 合 金 用 复 合 稀 土 添 加 剂， 其 特 征 为 ：化 学成分为 ： Nd 20 28wt、 La 8 15wt、 Y 5 10wt、 Sc 4 8wt、 Ce+Pr + Eu 。
8、+Gd +Tb +Ho +Er +Tm +Lu为 10 18wt%， V 2 6wt%、 B 2 5wt%， 余为铁。所述复合稀土添 加剂为块状合金， 熔点范围 1000 1250， 复合稀土添加剂加入量范围为 0.4 1.0wt%。 0004 上 述 成 分 可 优 化 为 ： Nd 23 25wt、 La 10 12wt、 Y 7 8wt、 Sc 6 7wt、 Ce+Pr + Eu +Gd +Tb +Ho +Er +Tm +Lu为 13 15wt%， V 4 5wt%、 B 3 4wt%， 余为铁。 0005 附图说明 图 1复合稀土添加剂与晶粒尺寸的关系 由 图 1可 以 看 出， 由 。
9、于 加 入 复 合 稀 土 添 加 剂， 使 合 金 的 晶 粒 组 织 明 显 细 化 ， 晶 粒 尺 寸 由 原 来 的 0.38 mm 0.4mm下 降 到 0.1 mm 0.11mm， 从 而 明 显 提 高 合 金 的 机 械 性 能。 未 加 复合稀土添加剂时， 合金的力学性能为 ： b = 612.3 624.5 Mpa ， 加入复合稀土添加剂 后， 合金的力学性能为 b = 691.2 700.4Mpa。 由复合稀土添加剂和对合金造成的这种 影响， 主要原因如下 :（1） 复合稀土添加剂元素的加入形成弥散分布的第二相粒子， 限制 相 晶 粒 长 大， 使 得 相 晶 粒 长 大。
10、 的 驱 动 力 减 小。 晶 界 被 第 二 相 粒 子 的 界 面 张 力 锁 定， 细 化 了 晶 粒 。 （2） 由 于 母 相 的 晶 粒 被 细 化， 所 以 合 金 的 屈 服 强 度 0. 2 增 加， 未 加 复 合 稀 土 添加剂时， 合金的屈服强度为 ： 0.2 = 303.7 311.6 Mpa ， 加入复合稀土添加剂后， 合金 屈服强度 0. 2 = 352.4 359.8Mpa。 在同样变形量的情况下， 加复合稀土添加剂的合金的 基体得到的形变强化效果比不加复合稀土添加剂的合金 好得多。 0006 图 2加入复合稀土添加剂和未加入复合稀土添加剂的合金形状记忆回复率比。
11、较 -未加入复合稀土添加剂 -加入复合稀土添加剂 从 图 2可 以 看 出， 加 入 复 合 稀 土 添 加 剂 对 合 金 的 形 状 记 忆 回 复 率 来 说 有 显 著 的 提 高。 说 明 书CN 102794440 A 2/3页 4 基 体 的 强 化 使 得 初 始 变 形 时 的 永 久 不 可 恢 复 滑 移 减 小， 这 有 利 于 提 高 形 状 记 忆 回 复 率。 加 入 复 合 稀 土 添 加 剂 后 合 金 的 层 错 几 率 比 没 有 加 入 复 合 稀 土 添 加 剂 的 合 金 大 得 多， 在 应 变 诱 发马氏体过程中有更多的形核中心和更小的应变驱动力。
12、， 所以更易形成可回复的马氏体。 具体实施方式 0007 实施例 1 将 Mn 16wt%， Si 4wt%， Ni 5wt%， C 0.1wt%， 复合稀土添加剂 0.4wt%， 其余为 Fe。 合金配 制 后 在 中 频 感 应 电 炉 中 进 行 熔 化， 当 合 金 液 温 度 达 到 15601580 时， 保 温 静 置 34分 钟， 当合金液温度为 15301550时， 扒渣后浇注成 80150mm 的铸锭。 将浇注好的铸锭， 放 入 箱 式 电 阻 炉 中 进 行 退 火， 目 的 是 消 除 在 铸 造 冷 却 过 程 中 由 于 各 处 冷 却 条 件 不 均 造 成 的 。
13、内 应 力， 避 免 在 后 续 的 热 加 工 过 程 中 开 裂， 退 火 温 度 为 1080 1120， 时 间 为 24h， 退 火 后 进 行 铸 件 的 锻 打， 锻 打 温 度 为 1000 800， 锻 打 成 10mm80mm90mm， 然 后 将 进 行 线 切 割， 切 割 成 1mm10mm90mm的 试 样。 将 切 割 好 的 试 样 进 行 力 学 性 能 测 试， 并 采 用 弯 曲 变 形 法 测 定 其 形 状 记 忆 回 复 率， 得 到 如 图 1和 图 2所 示 的 结 果。 由 图 1和 图 2看 出， 晶 粒 尺 寸 为 0.2mm， 形状记忆回。
14、复率为 48%。 合金中加入复合稀土添加剂后， 减少了锰的挥发， 合金化学 成分为 ： Mn 15.92wt%， Si 3.95wt%， Ni 4.95wt%， C 0.091wt%， 复合稀土添加剂 0.390wt%。 0008 实施例 2 将 Mn 16wt%， Si 4wt%， Ni 5wt%， C 0.1wt%， 复合稀土添加剂 0.6wt%， 其余为 Fe。 合金配 制 后 在 中 频 感 应 电 炉 中 进 行 熔 化， 当 合 金 液 温 度 达 到 15601580 时， 保 温 静 置 34分 钟， 当合金液温度为 15301550时， 扒渣后浇注成 80150mm 的铸锭。。
15、 将浇注好的铸锭， 放 入 箱 式 电 阻 炉 中 进 行 退 火， 目 的 是 消 除 在 铸 造 冷 却 过 程 中 由 于 各 处 冷 却 条 件 不 均 造 成 的 内 应 力， 避 免 在 后 续 的 热 加 工 过 程 中 开 裂， 退 火 温 度 为 1080 1120， 时 间 为 24h， 退 火 后 进 行 铸 件 的 锻 打， 锻 打 温 度 为 1000 800， 锻 打 成 10mm80mm90mm， 然 后 将 进 行 线 切 割， 切 割 成 1mm10mm90mm的 试 样。 将 切 割 好 的 试 样 进 行 力 学 性 能 测 试， 并 采 用 弯 曲 变 。
16、形 法 测 定 其 形 状 记 忆 回 复 率， 得 到 如 图 1和 图 2所 示 的 结 果。 由 图 1和 图 2看 出， 晶 粒 尺 寸 为 0.1mm， 形状记忆回复率为 52%。 合金中加入复合稀土添加剂后， 减少了锰的挥发， 合金化学 成分为 ： Mn 15.94wt%， Si 3.96wt%， Ni 4.96wt%， C 0.091wt%， 复合稀土添加剂 0.591wt%。 0009 实施例 3 将 Mn 16wt%， Si 4wt%， Ni 5wt%， C 0.1wt%， 复合稀土添加剂 1.0wt%， 其余为 Fe。 合金配 制 后 在 中 频 感 应 电 炉 中 进 行。
17、 熔 化， 当 合 金 液 温 度 达 到 15601580 时， 保 温 静 置 34分 钟， 当合金液温度为 15301550时， 扒渣后浇注成 80150mm 的铸锭。 将浇注好的铸锭， 放 入 箱 式 电 阻 炉 中 进 行 退 火， 目 的 是 消 除 在 铸 造 冷 却 过 程 中 由 于 各 处 冷 却 条 件 不 均 造 成 的 内 应 力， 避 免 在 后 续 的 热 加 工 过 程 中 开 裂， 退 火 温 度 为 1080 1120， 时 间 为 24h， 退 火 后 进 行 铸 件 的 锻 打， 锻 打 温 度 为 1000 800， 锻 打 成 10mm80mm90m。
18、m， 然 后 将 进 行 线 切 割， 切 割 成 1mm10mm90mm的 试 样。 将 切 割 好 的 试 样 进 行 力 学 性 能 测 试， 并 采 用 弯 曲 变 形 法 测 定 其 形 状 记 忆 回 复 率， 得 到 如 图 1和 图 2所 示 的 结 果。 由 图 1和 图 2看 出， 晶 粒 尺 寸 为 0.12mm， 形状记忆回复率 48为 %。 合金中加入复合稀土添加剂后， 减少了锰的挥发， 合金化 学成分为 ： Mn 15.93wt%， Si 3.95wt%， Ni 4.96wt%， C 0.091wt%， 复合稀土添加剂 0.98wt%。 0010 对比例 说 明 书。
19、CN 102794440 A 3/3页 5 将 Mn 16wt%， Si 4wt%， Ni 5wt%， C 0.1wt%， 其 余 为 Fe。 合 金 配 制 后 在 中 频 感 应 电 炉 中 进 行 熔 化， 当 合 金 液 温 度 达 到 15601580 时， 保 温 静 置 34分 钟， 当 合 金 液 温 度 为 15301550 时， 扒 渣 后 浇 注 成 80150mm 的 铸 锭。 将 浇 注 好 的 铸 锭， 放 入 箱 式 电 阻 炉 中 进 行 退 火， 目 的 是 消 除 在 铸 造 冷 却 过 程 中 由 于 各 处 冷 却 条 件 不 均 造 成 的 内 应 力。
20、， 避 免 在 后 续 的 热 加 工 过 程 中 开 裂， 退 火 温 度 为 1080 1120， 时 间 为 24h， 退 火 后 进 行 铸 件 的 锻 打， 锻 打 温 度 为 1000 800， 锻 打 成 10mm80mm90mm， 然 后 将 进 行 线 切 割， 切 割 成 1mm10mm90mm的试样。 将切割好的试样进行力学性能测试， 并采用弯曲变形法测定其形 状记忆回复率， 得到如图 1和图 2所示的结果。 由图 1和图 2看出， 晶粒尺寸为 0.38mm， 形 状 记 忆 回 复 率 为 38%。 合 金 中 没 有 加 入 复 合 稀 土 添 加 剂， 造 成 锰 的 挥 发， 合 金 化 学 成 分 为 ： Mn 15.46wt%， Si 3.94wt%， Ni 4.95wt%， C 0.090wt%。 说 明 书CN 102794440 A 1/1页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图CN 102794440 A 。