專利名稱：含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種形狀記憶不銹鋼，尤其是，本發(fā)明主題涉及一種含有稀土元素鈰(Ce)和鑭(La)的形狀記憶不銹鋼。
背景技術：
形狀記憶合金是一類用于許多高科技應用中的有前途的新材料，如航空、電子和生物領域。形狀記憶合金可在高溫下用作功能材料，例如用于飛機發(fā)動機的驅(qū)動器、汽車零部件和管接頭(pipe coupling)。進一步地,形狀記憶合金被用于吸收風能。通常,鎳-鈦(N1-Ti)和銅(Cu)系形狀記憶合金用于所述高科技應用。盡管鎳-鈦(N1-Ti)和銅(Cu)系形狀記憶合金具有良好的形狀記憶效應，但是與形狀記憶不銹鋼相比，其機械性能更低，生產(chǎn)成本明顯更高。進一步地，與形狀記憶不銹鋼相比，N1-Ti系形狀記憶合金的機械加工性相對較差。通常，形狀記憶不銹鋼是昂貴N1-Ti和Cu系形狀記憶合金的更廉價的替代品。目前的形狀記憶不銹鋼具有良好的形狀記憶效應、機械性能、機械加工性、可焊性和耐腐蝕性。然而，形狀記憶不銹鋼的形狀記憶效應不如N1-Ti和Cu系形狀記憶合金。眾所周知，鐵(Fe)系形狀記憶合金的形狀記憶效應與面心立方奧氏體(facecentred cubic austenite) ( Y )至丨J六方密排(hexagonal closed packed, hep) e-馬氏體(e-martensite)轉(zhuǎn)變有關。該轉(zhuǎn)變可以分為兩種,如一種涉及低于馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度(martensite start temperature, Ms)冷卻時的e-馬氏體的形成，另一種涉及應力誘發(fā)奧氏體轉(zhuǎn)變。關于熱致馬氏體對Fe系形狀記憶合金的恢復應變的效果有著不同的觀點。一種用于減少熱致馬氏體發(fā)生率的技術是通過降低奧氏體結晶粒度來降低Ms，如加入晶體細化成分、形變熱處理(thermo-mechanical treatments)等等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種含有稀土元素鈰(Ce)和鑭(La)的形狀記憶不銹鋼。根據(jù)本發(fā)明主題的一個方面，所述的含有稀土元素的形狀記憶不銹鋼含有錳(Mn)、硅(Si)、鉻(Cr)鎳(Ni)、碳(C)、Ce、La和鐵(Fe)。所述的含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼，按重量計算，含有約 15-17% 的 Mn,約 5-6% 的 Si，約 9-12% 的 Cr,約 8-10% 的 Ni，約 0.03-0.06%的 C，約 0.10-0.50% 的 Ce,約 0.5-1.0% 的 La 和余量的 Fe。根據(jù)本發(fā)明主題的另一方面，包括Mn、S1、Cr、N1、C、Ce、La和Fe的原材料熔化，形成含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼的熔融合金。進一步地，熔融合金固化形成錠。更進一步地，對所述錠進行無損評價，以評價所述錠的內(nèi)部堅固性(internal soundness)。另外，被評價的錠均質(zhì)形成含有稀土元素Ce和La的均質(zhì)形狀記憶不銹鋼。而且，一種半成品由所述含有稀土元素Ce和La的均質(zhì)形狀記憶不銹鋼制得，以及，半成品制成了所期望的
女口
廣叩o本發(fā)明公開的方法可以通過用于實現(xiàn)各個方面的任何方法來實現(xiàn)。其他特征根據(jù)附圖和下述詳細說明是明確的。


在此，參考附圖，各個實施例被描述，其中:
圖1為制備含有稀土元素鈰(Ce)和鑭(La)的形狀記憶不銹鋼的示范方法的流程圖；圖2為包含含有稀土元素鈰(Ce)和鑭(La)的形狀記憶不銹鋼中各種元素按重量計的范圍的表格；
此處所述附圖只是用于舉例說明，并不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
具體實施例本發(fā)明公開了一種含有稀土元素鈰(Ce)和鑭(La)的形狀記憶不銹鋼。在下述本發(fā)明主題具體實施例的詳細描述中，參考了附圖，附圖在此形成了實施例的一部分；其中，通過列舉具體特定實施例的方式被展示，實施例中本發(fā)明主題被實施。對這些實施例進行了足夠詳細的描述，以使本領域的技術人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明主題，應當理解是，其它實施例可以被使用，在不脫離本發(fā)明主題范圍的情況下可以進行改變。因此，下述詳細說明不具有限制意義，本發(fā)明主題范圍通過附加權利要求定義。圖1為制備含有稀土元素鈰(Ce)和鑭(La)的形狀記憶不銹鋼的示范方法的流程圖100。在條框102中，加入原材料，原材料包括錳(Mn)、硅(Si)、鉻(Cr)鎳(Ni)、碳(C)、Ce、La和鐵(Fe)。在圖2所示實施例中，含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼，按重量計算，含有約 15-17% 的 Mn,約 5-6% 的 Si，約 9-12% 的 Cr,約 8-10% 的 Ni，約 0.03-0.06%的C，約0.10-0.50%的Ce ，約0.5-1.0%的La和余量的Fe。在條框104中，所加原材料熔化形成含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼的熔融合金。在一個實施例中，所加原材料在約1600°C的溫度下熔化形成熔融合金。在該實施例中，所加原材料照常例熔融或使用真空誘導(vacuum induction),在約1600°C的溫度下,形成熔融合金。條框106中，熔融合金固化形成錠，在一個實施例中，所述熔融合金通過冷卻固化形成期望形狀的錠。在條框108中，對所述錠進行無損評價，以根據(jù)質(zhì)量參數(shù)評價其內(nèi)部堅固性，如內(nèi)部缺陷、空隙、裂縫、空洞等等。在一個實施例中，使用伽馬射線檢查法進行無損評價。在條框110中，被評價的錠均質(zhì)形成含有稀土元素Ce和La的均質(zhì)形狀記憶不銹鋼。在一個實施例中，被評價的錠均質(zhì)，通過將被評價的錠在約1050°C _1150°C的范圍內(nèi)加熱約6h，形成含有稀土元素Ce和La的均質(zhì)形狀記憶不銹鋼。在條框112中，半成品由含有稀土元素Ce和La的均質(zhì)形狀記憶不銹鋼制成。典型的半成品包括軋制材、鍛造產(chǎn)品等等。在條框114中，期望的產(chǎn)品由半成品制成。在一個實施例中，半成品冷加工或機器加工制成期望的產(chǎn)品。典型的期望產(chǎn)品包括用于飛機發(fā)動機的驅(qū)動器、汽車零部件和管接頭等。在一個實施例中，為測定含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼的形狀記憶效應，制備含有稀土元素Ce和La的均質(zhì)形狀記憶不銹鋼薄片，從薄片上取小條帶。在一個實施例中，從薄片上取不同長度的條帶來測定形狀記憶效應。進一步地，條帶在不同直徑的芯棒上彎曲成半圓形，條帶兩端與水平線垂直。更進一步地，每個條帶的預應變(sP)使用等式= t/d”計算，其中t為條帶厚度，d為相應條帶半圓形時的直徑。條帶在約400°C _450°C的溫度下恢復。另外，每個條帶的形狀恢復程度通過等式"'IiSME = ((90 - e)/90)xi00” 計算，其中，e 為殘留角度。每個條帶的形狀記憶效應的百分數(shù)通過等式“Sr = Sp X T]SME ”計算?，F(xiàn)參照圖2，根據(jù)實施例，包含含有稀土元素鈰(Ce)和鑭(La)的形狀記憶不銹鋼中各種兀素按重量計的范圍的表格200。在表格200中，第一行包含含有稀土兀素鋪(Ce)和鑭(La)的形狀記憶不銹鋼中各種元素，如Mn、S1、Cr、N1、C、Ce、La和Fe。進一步地，在表格200中，第二行包含含有稀土元素鈰(Ce)和鑭(La)的形狀記憶不銹鋼中各種元素按重量計的范圍。在表格200中，使用所述元素的所述范圍，一個范圍可以形成多種含有稀土元素鈰(Ce)和鑭(La)的形狀記憶不銹鋼。在各個實施例中，圖1和2所述方法能夠制成含有稀土元素鈰(Ce)和鑭(La)的形狀記憶不銹鋼。含有稀土元素鈰(Ce)和鑭(La)的形狀記憶不銹鋼比現(xiàn)有形狀記憶合金更便宜。進一步地，含有稀土元素鈰(Ce)和鑭(La)的形狀記憶不銹鋼具有良好的機械性能、機械加工性、可焊性和耐腐蝕性。盡管，在具體實施例中描述了本發(fā)明的實施例，明顯地，在不脫離本發(fā)明的精神和主題范圍的情況 下，可以對這些實施例進行改進和改變。
權利要求
1.一種含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼，含有錳(Mn)、硅(Si)、鉻(Cr)鎳(Ni)、碳(C)、Ce、La 和鐵(Fe)。
2.根據(jù)權利要求1所述的形狀記憶不銹鋼，其中，含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼，按照重量計算，含有約15-17%的Mn，約5-6%的Si，約9-12%的Cr，約8-10%的Ni，約0.03-0.06% 的 C，約 0.10-0.50% 的 Ce,約 0.5-1.0% 的 La 和余量的 Fe。
3.根據(jù)權利要求2所述的形狀記憶不銹鋼，其中，含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼進一步含有不可避免的雜質(zhì)。
4.一種制備含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼的方法，包括以下步驟: 熔化包括Mn、S1、Cr、N1、C、Ce、La和Fe的原材料形成含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼的熔融合金； 所述熔融 合金固化形成錠； 對所述錠進行無損評價，評價其內(nèi)部堅固性；和 均質(zhì)被評價的錠，形成含有稀土元素Ce和La的均質(zhì)形狀記憶不銹鋼。
5.權利要求4所述方法，其中，含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼，按照重量計算，含有約 15-17% 的 Mn,約 5-6% 的 Si，約 9-12% 的 Cr,約 8-10% 的 Ni，約 0.03-0.06% 的 C，約 0.10-0.50% 的 Ce,約 0.5-1.0% 的 La 和余量的 Fe。
6.權利要求4所述方法，其中，均質(zhì)被評價的錠形成含有稀土元素Ce和La的均質(zhì)形狀記憶不銹鋼包括: 均質(zhì)被評價的錠，通過將被評價的錠在約1050°C -1150°C的范圍內(nèi)加熱約6h形成含有稀土元素Ce和La的均質(zhì)形狀記憶不銹鋼。
7.權利要求4所述方法，其中，無損評價包括使用伽馬射線檢查法進行無損評價。
8.權利要求4所述方法，其中，熔化原材料形成形狀記憶不銹鋼的熔融合金包括: 加入原材料；和 在約1600°C熔化所加原材料形成熔融合金。
9.權利要求8所述方法，其中，在約160(TC熔化所加原材料形成熔融合金，包括: 所加原材料在約1600°C的溫度下進行普通熔融。
10.權利要求8所述方法，其中，在約160(TC熔化所加原材料包括:所加原材料在約1600°C的溫度下進行真空誘導熔融。
11.權利要求4所述方法，其中，熔融合金固化形成錠包括: 通過冷卻固化熔融合金形成期望形狀的錠。
12.權利要求4所述方法，進一步包括: 由含有稀土元素Ce和La的均質(zhì)形狀記憶不銹鋼制成半成品。
13.權利要求12所述方法，其中，半成品包括軋制產(chǎn)品、鍛造產(chǎn)品。
14.權利要求12所述方法，進一步包括: 由半成品形成制成所期望的產(chǎn)品。
15.權利要求14所述方法，其中，所期望的產(chǎn)品包括用于飛機發(fā)動機的驅(qū)動器、汽車零部件和管接頭。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼。在一個實施方式中，包括錳(Mn)、硅(Si)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、碳(C)、Ce、La和鐵(Fe)的原材料熔化，形成含有稀土元素Ce和La的形狀記憶不銹鋼的熔融合金。進一步地，熔融合金固化形成錠。更進一步地，對所述錠進行無損評價，評價其內(nèi)部堅固性。另外，均質(zhì)被評價的錠，形成含有稀土元素Ce和La的均質(zhì)形狀記憶不銹鋼。
文檔編號C22C38/58GK103173695SQ201210544848
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權日2011年12月22日
發(fā)明者基修拉·謝提 申請人:空中客車印度工程中心