CN101078082A - 一种钴镍铁镓形状记忆合金材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钴镍铁镓形状记忆合金材料,其化学式为Co46Ni25-xFexGa29,其中X的原子百分比为1~6。本发明这种合金与目前具有最好性能的TiNiPd系高温形状记忆合金相比,其价格具有明显优势;而与不含Fe的三元CoNiGa合金相比,其塑性明显提高1~2.5倍。本发明Co46Ni25-xFexGa29合金逆马氏体相变温度在260~390℃;室温下屈服强度350~410MPa,压缩变形率18~30%,形状记忆效应3.5~4.6%。
Description
技术领域
本发明涉及一种钴镍铁镓(Co46Ni25-xFexGa29)形状记忆合金材料,通过添加Fe元素替代部分Ni元素来改变和控制Co46Ni25-xFexGa29的相变温度,且使Co46Ni25-xFexGa29的γ相含量控制在5~15%的范围内,从而在保证Co46Ni25-xFexGa29具有较高的形状记忆性能的前提下兼具较好的塑性。
背景技术
一般将逆马氏体相变温度(驱动温度)高于200℃的形状记忆合金称为高温形状记忆合金,这类材料因其形状记忆效应和较高的相变温度在航空航天、消防、化工、核工业等领域得到了广泛的应用。
三元CoNiGa系合金是具有较好综合性能的高温形状记忆合金,其马氏体及逆马氏体相变温度随成分不同在很大范围内变化,其单晶材料具有较好的形状记忆性能及超弹性能,并且成本相对低廉,虽然该合金多晶材料比NiMnGa脆性小,但其仍难于加工变形,无法实际应用。
吴光恒(G.H.Wu)等人在2005年9月8日的应用物理学报(APPLIED PHYSICSLETTERS)上公开了Co50Ni22Ga28:Fex,且X的取值为0,1.5,2,2.5的合金的超弹性能(Superelasticity of CoNiGa:Fe single crystals)。
发明内容
本发明的目的是提出一种Co46Ni25-xFexGa29形状记忆合金材料,通过在三元CoNiGa系合金中添加一定量的Fe元素替代Ni元素来调节Co46Ni25-xFexGa29形状记忆合金的马氏体相变温度及力学性能。保证其具有较高的形状记忆性能的前提下兼具较好的塑性。
本发明是一种化学式为Co46Ni25-xFexGa29的形状记忆合金材料,其中X的原子百分比为1~6。
本发明制备Co46Ni25-xFexGa29形状记忆合金材料的方法有如下步骤:
步骤一:称量配比
按Co46Ni25-xFexGa29的原子百分比用量配比称取纯度为99.9%的钴(Co)、纯度为99.9%的镍(Ni)、纯度为99.9%的铁(Fe)和纯度为99.99%的镓(Ga)块材;
步骤二:熔炼、铸棒
将上述称取的钴、镍、铁、镓块材放入非自耗真空电弧炉内,抽真空至2×10-3~5×10-3Pa,充入高纯氩气至0.7×105Pa;然后在1600~2000℃下反复熔炼原料3~5遍以使成分均匀,制成Co46Ni25-xFexGa29形状记忆合金锭材;
然后,将上述Co46Ni25-xFexGa29形状记忆合金锭材在1600~2000℃下熔化后直接浇注至非自耗真空电弧炉所带的水冷铜模具内,凝固制成Co46Ni25-xFexGa29形状记忆合金铸棒;
步骤三:均匀化处理
将上述Co46Ni25-xFexGa29形状记忆合金锭材和铸棒分别放入真空热处理炉内进行热处理,真空度2×10-3~5×10-3Pa,在温度1000~1150℃下保温10~24小时后,水中淬火;即得到Co46Ni25-xFexGa29形状记忆合金材料。
以三元CoNiGa合金为基础,通过添加Fe元素替代部分Ni元素可以在一定范围内调节合金的逆马氏体相变温度,提高了γ相含量,增加合金塑性,从而制成具有较好记忆效应和力学性能的Co46Ni25-xFexGa29形状记忆合金。本发明这种合金的具有如下优点:与目前具有最好性能的TiNiPd系高温形状记忆合金相比,其价格具有明显优势;而与不含Fe的三元CoNiGa合金相比,其塑性明显提高1~2.5倍。本发明Co46Ni25-xFexGa29合金逆马氏体相变温度在260~390℃;室温下屈服强度350~410MPa,压缩变形率18~30%,形状记忆效应3.5~4.6%。
附图说明
图1是Co46Ni23Fe2Ga29合金DSC图。
图2是Co46Ni23Fe2Ga29合金室温压缩应力应变图。
图3是Co46Ni25Ga29合金DSC图。
图4是Co46Ni25Ga29合金室温压缩应力应变图。
图5是Co46Ni23Fe2Ga29合金微观组织形貌图。
图6是Co46Ni25Ga29合金微观组织形貌图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明是一种化学式为Co46Ni25-xFexGa29的形状记忆合金材料,其中X原子百分比为1~6。
本发明制备一种Co46Ni25-xFexGa29的形状记忆合金材料的方法有如下步骤:
步骤一:称量配比
按Co46Ni25-xFexGa29的原子百分比用量配比称取纯度为99.9%的钴(Co)、纯度为99.9%的镍(Ni)、纯度为99.9%的铁(Fe)和纯度为99.99%的镓(Ga)块材;
步骤二:熔炼、铸棒
将上述称取的钴、镍、铁、镓块材放入非自耗真空电弧炉内,抽真空至2×10-3~5×10-3Pa,充入高纯氩气至0.7×105Pa;
然后在1600~2000℃下反复熔炼原料3~5遍以使成分均匀,制成Co46Ni25-xFexGa29形状记忆合金锭材;
然后将上述Co46Ni25-xFexGa29形状记忆合金锭材在1600~2000℃下熔化后,直接浇注至非自耗真空电弧炉所带的水冷铜模具内,凝固制成Co46Ni25-xFexGa29形状记忆合金铸棒;
步骤三:均匀化处理
将上述Co46Ni25-xFexGa29形状记忆合金锭材和铸棒分别放入真空热处理炉内进行热处理,真空度2×10-3~5×10-3Pa,在温度1000~1150℃下保温10~24小时后,水中淬火;即得到Co46Ni25-xFexGa29形状记忆合金材料。
采用线切割方法,在上述制得的Co46Ni25-xFexGa29形状记忆合金锭材中切取尺寸为1×1×3mm3的长方体作为相变测试样品,采用Perkin-Elmer DSC-7型示差扫描量热分析仪测量马氏体相变温度;切取尺寸为4×4×1mm3的薄片作为微观组织形貌观察样品,用OLYMPUS BX51M型光学显微镜进行微观形貌观察,并直接照相;从棒材中切取直径d=3mm,高度h=5mm的圆柱体作为力学性能测试样品,采用MTS-880型万能材料实验机进行压缩应力—应变测试,压缩速率为0.05mm/min,温度为室温。压缩到不同预应变后,加热至相变温度以上形状回复,冷却到室温后测量形状回复应变,即为形状记忆效应。
本发明的Co46Ni25-xFexGa29形状记忆合金材料与三元CoNiGa合金材料相比,逆马氏体相变温度在260~390℃范围内任意调节,且具有比较好的塑性和形状记忆性能。
实施例1:制50g Co46Ni23Fe2Ga29形状记忆合金材料
步骤一:称量配比
按Co46Ni23Fe2Ga29原子比称取纯度为99.9%的钴21.9克、纯度为99.9%的镍10.9克、纯度为99.9%的铁0.9克和纯度为99.99%的镓16.3克块材。
步骤二:熔炼、铸棒
将上述称取的镍、锰、铁、镓块材放入非自耗真空电弧炉内,抽真空至3×10-3Pa,充入高纯氩气至0.7×105Pa。
然后在1800℃下反复熔炼原料4遍以使成分均匀,制成Co46Ni23Fe2Ga29形状记忆合金锭材;
将上述锭材在1800℃下熔化后直接浇注至非自耗真空电弧炉所带的水冷铜模具内;制成直径为5mm的快速凝固铸棒。
步骤三:均匀化处理
将上述Co46Ni23Fe2Ga29形状记忆合金锭材和铸棒分别放入真空热处理炉内进行热处理,真空度3×10-3Pa;在温度1050℃下保温20小时后,水中淬火;即得到Co46Ni23Fe2Ga29形状记忆合金材料。
采用线切割方法,在上述制得的Co46Ni23Fe2Ga29形状记忆合金锭材中切取尺寸为1×1×3mm3的长方体作为相变测试样品,采用Perkin-Elmer DSC-7型示差扫描量热分析仪测量马氏体相变温度(如图1所示);切取尺寸为4×4×1mm3的薄片作为微观组织形貌观察样品,用OLYMPUS BX51M型光学显微镜进行微观形貌观察,并直接照相(如图5所示);从棒材中切取直径d=3mm,高度h=5mm的圆柱体作为力学性能测试样品,采用MTS-880型万能材料实验机进行压缩应力—应变测试,压缩速率为0.05mm/min,温度为室温(如图2所示)。压缩到不同预应变后,加热至相变温度以上形状回复,冷却到室温后测量形状回复应变,即为形状记忆效应。
为了验证本发明Co46Ni23Fe2Ga29合金材料具有较好的塑性,本发明人采用与实施例1相同的工艺条件制备出50g Co46Ni25Ga29合金材料,其性能参数的对比见表一所示,马氏体相变温度参见图3所示,室温压缩应力应变参见图4所示,微观形貌参见图6所示。
表一:本Co46Ni23Fe2Ga29合金与Co46Ni25Ga29合金的各项性能参数:
屈服强度MPa | 最大压缩变形率% | 最大形状记忆效应% | 逆马氏体相变温度℃ | |
Co46Ni23Fe2Ga29 | 390 | 20 | 4.0 | 338 |
Co46Ni25Ga29 | 150 | 12 | 5.2 | 390 |
本发明Co46Ni23Fe2Ga29合金材料屈服强度和塑性比Co46Ni25Ga29合金材料有所提高。通过添加Fe元素可以在一定范围内调节合金的马氏体相变温度,并可以控制γ相的含量,增加合金塑性,从而制成具有较好记忆效应和力学性能的Co46Ni23Fe2Ga29形状记忆合金。
实施例2:制50g Co46Ni19Fe6Ga29形状记忆合金材料
步骤一:称量配比
按Co46Ni19Fe6Ga29原子比称取纯度为99.9%的钴21.9克、纯度为99.9%的镍9.0克、纯度为99.9%的铁2.7克和纯度为99.99%的镓16.3克块材。
步骤二:熔炼、铸棒
将上述称取的镍、锰、铁、镓块材放入非自耗真空电弧炉内,抽真空至5×10-3Pa,充入高纯氩气至0.7×105Pa;
然后在2000℃下反复熔炼原料5遍以使成分均匀,制成Co46Ni19Fe6Ga29形状记忆合金锭材;
然后将上述Co46Ni19Fe6Ga29形状记忆合金锭材在2000℃下熔化后,直接浇注至非自耗真空电弧炉所带的水冷铜模具内;制成直径为5mm的快速凝固铸棒。
步骤三:均匀化处理
将上述Co46Ni19Fe6Ga29形状记忆合金锭材和铸棒放入真空热处理炉内进行热处理,真空度3×10-3Pa;在温度1150℃下保温15小时后,水中淬火;即得到Co46Ni19Fe6Ga29形状记忆合金材料。
采用线切割方法,在上述制得的Co46Ni19Fe6Ga29形状记忆合金锭材中切取尺寸为1×1×3mm3的长方体作为相变测试样品,采用Perkin-Elmer DSC-7型示差扫描量热分析仪测量马氏体相变温度;切取尺寸为4×4×1mm3的薄片作为微观组织形貌观察样品,用OLYMPUS BX51M型光学显微镜进行微观形貌观察,并直接照相;从棒材中切取直径d=3mm,高度h=5mm的圆柱体作为力学性能测试样品,采用MTS-880型万能材料实验机进行压缩应力—应变测试,压缩速率为0.05mm/min,温度为室温。压缩到不同预应变后,加热至相变温度以上形状回复,冷却到室温后测量形状回复应变,即为形状记忆效应。
表二:制备不同组份合金的工艺条件及性能参数(其中棒材与锭材的均化条件相同,故省略)
组份 | 熔炼条件 | 锭材均化条件 | 屈服强度MPa | 最大压缩变形率% | 最大形状记忆效应% | 逆马氏体相变温度℃ | ||||
真空度 | 温度 | 遍数 | 真空度 | 温度 | 时间 | |||||
Co46Ni24Fe1Ga29 | 2 | 1600 | 3 | 2 | 1000 | 24 | 350 | 18 | 4.6 | 369 |
Co46Ni22Fe3Ga29 | 3 | 1900 | 3 | 3 | 1050 | 20 | 390 | 23 | 4.0 | 322 |
Co46Ni21Fe4Ga29 | 3 | 1600 | 4 | 3 | 1100 | 16 | 400 | 30 | 3.6 | 303 |
Co46Ni20Fe5Ga29 | 4 | 1600 | 5 | 4 | 1100 | 16 | 410 | 28 | 3.5 | 281 |
注:真空度单位10-3Pa,温度单位℃,时间单位小时。
本发明Co46Ni25-xFexGa29形状记忆合金材料,通过在三元CoNiGa系合金中添加一定量的Fe元素替代Ni元素来调节Co46Ni25-xFexGa29形状记忆合金的马氏体相变温度及力学性能。以高相变点的低Co三元CoNiGa合金为基础,通过添加Fe元素替代部分Ni元素可以在一定范围内调节合金的逆马氏体相变温度,提高了γ相含量,增加合金塑性,从而制成具有较好记忆效应和力学性能的Co46Ni25-xFexGa29形状记忆合金。本发明合金与目前具有最好性能的TiNiPd系高温形状记忆合金相比,其价格具有明显优势;而与不含Fe的三元CoNiGa合金相比,其塑性明显提高1~2.5倍。本发明Co46Ni25-xFexGa29合金逆马氏体相变温度在260~390℃;室温下屈服强度350~410MPa,压缩变形率18~30%,形状记忆效应3.5~4.6%。
Claims (4)
1、一种钴镍铁镓形状记忆合金材料,其特征在于:化学式为Co46Ni25-xFexGa29的形状记忆合金材料,其中X的原子百分比为1~6。
2、根据权利要求1所述的钴镍铁镓形状记忆合金材料,其特征在于:形状记忆合金的化学式为Co46Ni23Fe2Ga29或Co46Ni19Fe6Ga29或Co46Ni21Fe4Ga29。
3、根据权利要求1所述的钴镍铁镓形状记忆合金材料,其特征在于:合金逆马氏体相变温度在260~390℃;室温下屈服强度350~410MPa,压缩变形率18~30%,形状记忆效应3.5~4.6%。
4、制备一种如权利要求1所述钴镍铁镓形状记忆合金材料的方法,其特征在于有如下制备步骤:
步骤一:称量配比
按Co46Ni25-xFexGa29的原子百分比用量配比称取纯度为99.9%的钴、纯度为99.9%的镍、纯度为99.9%的铁和纯度为99.99%的镓块材;
步骤二:熔炼、铸棒
将上述称取的钴、镍、铁、镓块材放入非自耗真空电弧炉内,抽真空至2×10-3~5×10-3Pa,充入高纯氩气至0.7×105Pa;然后在1600~2000℃下反复熔炼原料3~5遍以使成分均匀,制成Co46Ni25-xFexGa29形状记忆合金锭材;
然后,将Co46Ni25-xFexGa29形状记忆合金锭材在1600~2000℃下熔化后,直接浇注至非自耗真空电弧炉所带的水冷铜模具内,凝固制成Co46Ni25-xFexGa29形状记忆合金铸棒;
步骤三:均匀化处理
将上述Co46Ni25-xFexGa29形状记忆合金锭材和铸棒分别放入真空热处理炉内进行热处理,真空度2×10-3~5×10-3Pa,在温度1000~1150℃下保温10~24小时后,水中淬火;即得到Co46Ni25-xFexGa29形状记忆合金材料。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009147135A1 (de) * | 2008-06-02 | 2009-12-10 | Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. | Bauelement aus einem ferromagnetischen formgedächtnismaterial und desssen verwendung |
CN101532400B (zh) * | 2008-02-27 | 2015-01-07 | 通用电气公司 | 高温燃气涡轮发动机部件 |
CN110923509A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-03-27 | 大连大学 | 一种抑制γ相分布的NiFeGa磁记忆合金丝的制备方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62170457A (ja) * | 1986-01-23 | 1987-07-27 | Nippon Steel Corp | 鉄基形状記憶合金 |
JP3964360B2 (ja) * | 2002-07-16 | 2007-08-22 | 清仁 石田 | 磁場応答アクチュエーターあるいは磁性利用センサーに用いる強磁性形状記憶合金 |
EP1961830B1 (en) * | 2005-11-09 | 2010-10-27 | Japan Science and Technology Agency | Iron-based alloy having shape-memory property and superelasticity and method for manufacture thereof |
-
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- 2007-06-29 CN CNB2007101181201A patent/CN100417739C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101532400B (zh) * | 2008-02-27 | 2015-01-07 | 通用电气公司 | 高温燃气涡轮发动机部件 |
WO2009147135A1 (de) * | 2008-06-02 | 2009-12-10 | Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. | Bauelement aus einem ferromagnetischen formgedächtnismaterial und desssen verwendung |
US8786276B2 (en) | 2008-06-02 | 2014-07-22 | Leibniz-Institut Fuer Festkoerper-Und Werkstoffforschung Dresden E.V. | Construction element made of a ferromagnetic shape memory material and use thereof |
CN110923509A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-03-27 | 大连大学 | 一种抑制γ相分布的NiFeGa磁记忆合金丝的制备方法 |
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