CN101982290A - 记忆合金均载连接减振元件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
记忆合金均载连接减振元件的制造方法，它涉及一种减振元件的制造方法。本发明解决了现有复合材料脆性大，性能各向异性，机械加工易分层，局部强度差，接头受力复杂，一旦构件局部过载，会因应力集中导致整个构件迅速破坏的问题。其制造方法如下：一、将TiNi记忆合金经冷轧变形20％以上，然后在300℃～550℃退火处理1小时，然后机械加工，再约束时效即得元件；二、将元件按照先放入液氮再放入沸水的顺序重复20～100次，即得记忆合金均载连接减振元件。采用本发明方法制备的均载连接减振元件，同时具有优良的超弹性性能(恒弹力应变可达8％、高的上平台应力大于490MPa)以及优异的阻尼行为，可实现完美的均载连接，避免局部应力集中而导致的失效破损问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种减振元件的制造方法。
背景技术
目前机械连接所采用的钢制螺纹结构在机器运行过程中常常因为振动产生应力集中而导致失效。尤其在航空、航天、汽车等领域内大量使用复合材料，但由于复合材料的各向异性及脆性，其在受到振动时更加容易产生应力集中，从而萌生裂纹而破损，严重的地影响了整个体系的安全性和可靠性。例如，树脂基碳纤维复合材料具有重量轻、强度高等优点，是航天结构优选材料，已获得广泛采用。但这种复合材料脆性大，性能各向异性，机械加工易分层，局部强度差，接头受力复杂，一旦构件局部过载，会因应力集中导致整个构件迅速破坏，因此对复合材料构件均载连接提出很高的要求。通常的机械连接受力不均，效果差，重量大，难以满足使用要求。本研究采用TiNi基形状记忆合金，通过适当的热处理工艺调整其相变温度和组织结构，设计并制备了记忆合金均载连接减振元件，可实现均载减振连接，有效避免因局部应力集中而导致的失效破损。
发明内容
本本发明解决了现有复合材料脆性大，性能各向异性，机械加工易分层，局部强度差，接头受力复杂，一旦构件局部过载，会因应力集中导致整个构件迅速破坏的问题，提供了一种记忆合金均载连接减振元件的制造方法。
本发明记忆合金均载连接减振元件的制造方法如下：一、将TiNi记忆合金经冷轧变形20％以上，然后在300℃～550℃退火处理1小时，然后机械加工，再在100MPa～250MPa、400℃～550℃的条件下约束时效1h，即得元件；二、将元件按照先放入液氮中至元件与液氮温度相同，再放入沸水中至元件与沸水温度相同的顺序重复20～100次，即得记忆合金均载连接减振元件。
本发明方法将元件在液氮温度和沸水温度之间往复热循环20～100次，使元件获得稳定的性能，而且TiNi合金在冷变形过程中引入大量位错，而后的退火处理可使其具有规则组态，且同时使得基体中析出大量的细小弥散第二相，从而使其具有较好的阻尼特性和超弹性性能。
采用本发明方法制备的均载连接减振元件，同时具有优良的超弹性性能(恒弹力应变可达8％、高的上平台应力大于490MPa)以及优异的阻尼行为，可实现完美的均载连接，避免局部应力集中而导致的失效破损问题。
采用本发明方法制备的均载连接减振螺栓与65Mn钢制螺纹相比，其低频减振性能提高3倍以上，具有紧固力高，超弹性应变大，性能稳定的优点。
附图说明
图1是应用具体实施方式十九制备的记忆合金均载连接减振螺栓的连接示意图；图2是具体实施方式十六至十九制备的记忆合金均载连接减振螺栓的超弹性应变对比图，图中A表示具体实施方式十六制备的记忆合金均载连接减振螺栓的超弹性应变，B表示具体实施方式十七制备的记忆合金均载连接减振螺栓的超弹性应变，C表示具体实施方式十八制备的记忆合金均载连接减振螺栓的超弹性应变，D表示具体实施方式十九制备的记忆合金均载连接减振螺栓的超弹性应变；图3是具体实施方式十六至十九制备的记忆合金均载连接减振螺栓的上平台应力对比图，图中A表示具体实施方式十六制备的记忆合金均载连接减振螺栓的上平台应力，B表示具体实施方式十七制备的记忆合金均载连接减振螺栓的上平台应力，C表示具体实施方式十八制备的记忆合金均载连接减振螺栓的上平台应力，D表示具体实施方式十九制备的记忆合金均载连接减振螺栓的上平台应力。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式中记忆合金均载连接减振元件的制造方法如下：一、将TiNi记忆合金经冷轧变形20％以上，然后在300℃～550℃退火处理1小时，然后机械加工，再在100MPa～250MPa、400℃～550℃的条件下约束时效1h，即得元件；二、将元件按照先放入液氮中至元件与液氮温度相同，再放入沸水中至元件与沸水温度相同的顺序重复20～100次，即得记忆合金均载连接减振元件。
采用本实施方式制备的均载连接减振元件，同时具有优良的超弹性性能(恒弹力应变可达8％、高的上平台应力大于490MPa)以及优异的阻尼行为，可实现完美的均载连接，避免局部应力集中而导致的失效破损问题。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中在320℃～430℃退火处理1小时。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中在400℃退火处理1小时。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中将元件按照先放入液氮中至元件与液氮温度相同，再放入沸水中至元件与沸水温度相同的顺序重复30～90次。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中将元件按照先放入液氮中至元件与液氮温度相同，再放入沸水中至元件与沸水温度相同的顺序重复40～80次。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中将元件按照先放入液氮中至元件与液氮温度相同，再放入沸水中至元件与沸水温度相同的顺序重复60次。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式中记忆合金均载连接减振元件的制造方法如下：一、将TiNi记忆合金经冷轧变形20％以上，然后在300℃退火处理1小时，然后机械加工，再在100MPa～250MPa、400℃～550℃的条件下约束时效1h，即得元件；二、将元件按照先放入液氮中至元件与液氮温度相同，再放入沸水中至元件与沸水温度相同的顺序重复20次，即得记忆合金均载连接减振元件。
具体实施方式八：本实施方式中记忆合金均载连接减振元件的制造方法如下：一、将TiNi记忆合金经冷轧变形20％以上，然后在310℃退火处理1小时，然后机械加工，再在100MPa～250MPa、400℃～550℃的条件下约束时效1h，即得元件；二、将元件按照先放入液氮中至元件与液氮温度相同，再放入沸水中至元件与沸水温度相同的顺序重复30次，即得记忆合金均载连接减振元件。
具体实施方式九：本实施方式中记忆合金均载连接减振元件的制造方法如下：一、将TiNi记忆合金经冷轧变形20％以上，然后在350℃退火处理1小时，然后机械加工，再在100MPa～250MPa、400℃～550℃的条件下约束时效1h，即得元件；二、将元件按照先放入液氮中至元件与液氮温度相同，再放入沸水中至元件与沸水温度相同的顺序重复40次，即得记忆合金均载连接减振元件。
具体实施方式十：本实施方式中记忆合金均载连接减振元件的制造方法如下：一、将TiNi记忆合金经冷轧变形20％以上，然后在360℃退火处理1小时，然后机械加工，再在100MPa～250MPa、400℃～550℃的条件下约束时效1h，即得元件；二、将元件按照先放入液氮中至元件与液氮温度相同，再放入沸水中至元件与沸水温度相同的顺序重复50次，即得记忆合金均载连接减振元件。
具体实施方式十一：本实施方式中记忆合金均载连接减振元件的制造方法如下：一、将TiNi记忆合金经冷轧变形20％以上，然后在380℃退火处理1小时，然后机械加工，再在100MPa～250MPa、400℃～550℃的条件下约束时效1h，即得元件；二、将元件按照先放入液氮中至元件与液氮温度相同，再放入沸水中至元件与沸水温度相同的顺序重复60次，即得记忆合金均载连接减振元件。
具体实施方式十二：本实施方式中记忆合金均载连接减振元件的制造方法如下：一、将TiNi记忆合金经冷轧变形20％以上，然后在400℃退火处理1小时，然后机械加工，再在100MPa～250MPa、400℃～550℃的条件下约束时效1h，即得元件；二、将元件按照先放入液氮中至元件与液氮温度相同，再放入沸水中至元件与沸水温度相同的顺序重复70次，即得记忆合金均载连接减振元件。
具体实施方式十三：本实施方式中记忆合金均载连接减振元件的制造方法如下：一、将TiNi记忆合金经冷轧变形20％以上，然后在420℃退火处理1小时，然后机械加工，再在100MPa～250MPa、400℃～550℃的条件下约束时效1h，即得元件；二、将元件按照先放入液氮中至元件与液氮温度相同，再放入沸水中至元件与沸水温度相同的顺序重复80次，即得记忆合金均载连接减振元件。
具体实施方式十四：本实施方式中记忆合金均载连接减振元件的制造方法如下：一、将TiNi记忆合金经冷轧变形20％以上，然后在430℃退火处理1小时，然后机械加工，再在100MPa～250MPa、400℃～550℃的条件下约束时效1h，即得元件；二、将元件按照先放入液氮中至元件与液氮温度相同，再放入沸水中至元件与沸水温度相同的顺序重复90次，即得记忆合金均载连接减振元件。
具体实施方式十五：本实施方式中记忆合金均载连接减振元件的制造方法如下：一、将TiNi记忆合金经冷轧变形20％以上，然后在450℃退火处理1小时，然后机械加工，再在100MPa～250MPa、400℃～550℃的条件下约束时效1h，即得元件；二、将元件按照先放入液氮中至元件与液氮温度相同，再放入沸水中至元件与沸水温度相同的顺序重复100次，即得记忆合金均载连接减振元件。
具体实施方式十六：本实施方式中记忆合金均载连接减振螺栓的制造方法如下：一、将TiNi记忆合金经冷轧变形25％，然后在850℃退火处理1小时，然后经过机械加工，再在150MPa、500℃的条件下约束时效1h，得到螺栓；二、将螺栓按照先放入液氮中至元件与液氮温度相同，再放入沸水中至元件与沸水温度相同的顺序重复100次，即得记忆合金均载连接减振螺栓。
具体实施方式十七：本实施方式中记忆合金均载连接减振螺栓的制造方法如下：一、将TiNi记忆合金经冷轧变形25％，然后在300℃退火处理1小时，然后经过机械加工，再在150MPa、500℃的条件下约束时效1h，得到螺栓；二、将螺栓按照先放入液氮中至元件与液氮温度相同，再放入沸水中至元件与沸水温度相同的顺序重复100次，即得记忆合金均载连接减振螺栓。
具体实施方式十八：本实施方式中记忆合金均载连接减振螺栓的制造方法如下：一、将TiNi记忆合金经冷轧变形25％以上，然后在500℃退火处理1小时，然后经过机械加工，再在150MPa、500℃的条件下约束时效1h，得到螺栓；二、将螺栓按照先放入液氮中至元件与液氮温度相同，再放入沸水中至元件与沸水温度相同的顺序重复100次，即得记忆合金均载连接减振螺栓。
具体实施方式十九：本实施方式中记忆合金均载连接减振螺栓的制造方法如下：一、将TiNi记忆合金经冷轧变形25％，然后在450℃退火处理1小时，然后经过机械加工，再在150MPa、500℃的条件下约束时效1h，得到螺栓；二、将螺栓按照先放入液氮中至元件与液氮温度相同，再放入沸水中至元件与沸水温度相同的顺序重复100次，即得记忆合金均载连接减振螺栓。
应用本实施方式制备的记忆合金均载连接减振螺栓的连接示意图如图1所示，安装后每个螺栓的受力状态是一致的，而当产生应力集中后，其中受力最大的螺栓产生超弹性变形，但其所提供的紧固力不变，同时其将应力和应变传递到其他螺栓，将应力集中释放掉，同时其他螺栓也产生相应的超弹性变形，并保持紧固力不变，这就实现了均载连接，并同时产生低频减振效应。
Claims (6)
1.记忆合金均载连接减振元件的制造方法，其特征在于记忆合金均载连接减振元件的制造方法如下：一、将TiNi记忆合金经冷轧变形20％以上，然后在300℃～550℃退火处理1小时，然后机械加工，再在100MPa～250MPa、400℃～550℃的条件下约束时效1h，即得元件；二、将元件按照先放入液氮中至元件与液氮温度相同，再放入沸水中至元件与沸水温度相同的顺序重复20～100次，即得记忆合金均载连接减振元件。
2.根据权利要求1所述记忆合金均载连接减振元件的制造方法，其特征在于步骤一中在320℃～430℃退火处理1小时。
3.根据权利要求1所述记忆合金均载连接减振元件的制造方法，其特征在于步骤一中在400℃退火处理1小时。
4.根据权利要求1所述记忆合金均载连接减振元件的制造方法，其特征在于步骤二中将元件按照先放入液氮中至元件与液氮温度相同，再放入沸水中至元件与沸水温度相同的顺序重复30～90次。
5.根据权利要求1所述记忆合金均载连接减振元件的制造方法，其特征在于步骤二中将元件按照先放入液氮中至元件与液氮温度相同，再放入沸水中至元件与沸水温度相同的顺序重复40～80次。
6.根据权利要求1所述记忆合金均载连接减振元件的制造方法，其特征在于步骤二中将元件按照先放入液氮中至元件与液氮温度相同，再放入沸水中至元件与沸水温度相同的顺序重复60次。
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