CN102296224A - 宽热滞TiNiNb形状记忆合金记忆环及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
一种宽热滞TiNiNb形状记忆合金记忆环及其制备方法与应用，其特点是记忆环的合金组分为Ti：42-47；Ni：44-49；Nb：6-14；其制备方法为：1)熔炼：采用真空超纯冶炼技术熔炼；2)均匀化处理：700-1000℃，时间3-6h；3)700-900℃条件下锻造；4)400-750℃热拉拔成所需丝材；5)将丝材缠绕成环形，采用微束等离子焊技术进行焊接；6)-60℃条件下进行扩径。本发明制备的记忆环具有连接强度高、占用空间小、重量轻、安装方便的特点，可应用在-190℃-+60℃环境温度下储存运输，实现紧固后可在-60℃-+200℃范围内保持紧固不松弛。
Description
技术领域
本发明涉及一种记忆合金紧固连接技术，特别是涉及一种宽热滞TiNiNb形状记忆合金记忆环及其制备方法与应用，属于冶金新材料技术领域。
背景技术
目前，用于线、管、缆的连接主要是采用机械连接，这种方式不但操作不方便，使用寿命低，可靠性和安全性也很难得到保证。特别是在通讯技术和信号装置中，经常会遇到金属薄壁与金属、陶瓷、塑料薄壁的密封，传统的机械连接工艺很难实现。
因此，研究开发出合适的用于线、管、缆的连接技术是近年来该行业亟待解决的重点课题之一。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足，提供一种具有更高紧固强度和密封性能的宽热滞TiNiNb形状记忆合金记忆环及其制备方法与应用。
本发明给出的这种宽热滞TiNiNb形状记忆合金记忆环适用于缆、线、网、管之间及与连接器之间的紧固连接件，利用记忆合金的紧固效应，可在360度实现紧固连接，利用记忆合金宽滞后效应，可在-190℃-+60℃环境温度下储存运输，实现紧固后可在-60℃-+200℃范围内保持紧固不松弛，特别用于屏蔽电缆与电连接器之间的连接，连接处出具有很好的机械性能和高频电子性能。
本发明给出的这种宽热滞TiNiNb形状记忆合金记忆环，采用超纯冶炼方法熔炼后制成丝或扁带焊接成形，再经低温扩径制备而成，其特点是TiNiNb记忆合金的组分按原子百分比计为：Ti 42-47，Ni 44-49，Nb 6-14。
为更好的实现本发明的目的，所用TiNiNb记忆合金材料在奥氏体状态下，屈服强度高于850MPa，断裂强度高于950MPa，延伸率高于30％。
为更好的实现本发明的目的，所述宽热滞TiNiNb形状记忆合金记忆环是用记忆合金丝或扁带焊接成环状、三角形、六边形或多边形结构，其中环状记忆环的形状为圆形、三角形、六边形或多边形，环状记忆环的截面形状为圆形、椭圆形或矩形，环状记忆环的截面积为2mm2-1600mm2，环状记忆环的周长为6-1470mm。
本发明给出的这种宽热滞TiNiNb形状记忆合金记忆环的制备方法，其特点是有以下步骤：
1)熔炼
(1)原材料选用海绵钛、镍板和铌条，按所述组分，采用超纯真空技术熔炼；
(2)合金成分均匀化处理，铸锭在700-1000℃保温3-6h；
(3)700-900℃条件下锻成Φ8的棒材；
(4)500-700℃热镟成Φ6.5mm的丝材；
(5)400-750℃热拉拔成Φ3.0-0.5mm的丝材。
(6)400-750℃冷轧成厚2.5-0.3的板材。
2)记忆环的制备
(1)缠绕：将Φ3.0-0.5mm的丝材或厚2.5-0.3的板材，缠绕成环形或其他形状，采用微束等离子焊设备焊接；
(2)扩径：在-60℃条件下，采用锥形扩径棒通过机械挤压对记忆环进行扩径。
(3)成品检验：对加工成品进行检验，公差±0.2mm。
本发明给出的这种宽热滞TiNiNb形状记忆合金记忆环安装时，将记忆环放于需连接处，用电吹风加热至60-80℃，记忆环恢复形状，安装结束。
为更好的实现本发明的目的，所述扩径变形率在6-14％之间。
为更好的实现本发明的目的，所述扩径过程中扩径棒上涂上干膜润滑剂，在记忆环与扩径棒间涂覆低温润滑脂与聚乙烯薄膜，可明显降低扩径力，减少扩径棒的磨损和记忆环内壁的划伤。
为更好的实现本发明的目的，所述扩径过程中采用多凸台扩径棒单道扩径或单凸扩径棒单道或多道扩径。
本发明给出的这种宽热滞TiNiNb形状记忆合金记忆环的应用，其特点是这种宽热滞TiNiNb形状记忆合金记忆环可在-190℃-+60℃环境温度下储存运输，实现紧固后可在-60℃-+200℃范围内保持紧固不松弛。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、占用空间小、结构简单、安装方便。
2、密封性好。靠记忆环的形状恢复达到与被连接管紧密咬合，不需要加其它密封材料。
3、可在室温下储存、运输和安装，更适合现场操作。
4、安装工艺简单。因记忆环是在扩径后装配，安装十分方便，用电吹风加热记忆环至70～80度，即可使环径形状恢复，完成安装。
5、与现行使用的管接头比较，记忆环每件可减重70％左右，减重效果十分显著。
具体实施方式
实施例1
记忆环的机加尺寸及扩径量的大小，直接影响到随后的记忆环与被连接管配合的紧密程度。一般机加后记忆环的内径要小于被连接管外径的2％-4％；扩径后记忆环内径要大于被连接管外径的2％-4％。以外连接管Φ10.0mm为例，记忆环的制备工艺如下：
1、熔炼
1)原材料选用海绵钛、镍板和铌条，其组分按原子比计为：Ti-44，Ni-47.6，Nb-8.4采用真空超纯冶炼技术熔炼；
2)合金成分均匀化处理，铸锭在850℃保温5h；
3)800℃条件下锻成Φ8mm的棒材；
4)700℃热镟成Φ6.5mm的丝材；
5)700℃热拉拔成Φ2.0mm的丝材。
2、记忆环的制备
1)缠绕：将Φ2.0mm的丝材，缠绕成内径为Φ9.70mm的环形，采用微束等离子焊设备焊接；
2)扩径：在-60℃条件下，采用锥形扩径棒通过机械挤压对记忆环进行扩径。扩径棒上涂上干膜润滑剂，在记忆环与扩径棒间涂覆低温润滑脂与聚乙烯薄膜，降低扩径力，减少扩径棒的磨损和记忆环内壁的划伤。扩径后环的直径为10.30mm。
3)成品检验：对加工成品进行检验，公差±0.1mm。
3、安装
将记忆环放于被连接管处，用电吹风加热至70-80℃，记忆环恢复形状，安装结束。
实施例2
以外连接管为周长336mm的六边形管、截面为直径Φ1.0mm的记忆环为例。
1、熔炼
1)原材料选用海绵钛、镍板和铌条，其组分按原子比计为：Ti-44，Ni-47.4，Nb-8.6采用真空超纯冶炼技术熔炼；
2)合金成分均匀化处理，铸锭在850℃保温5h；
3)800℃条件下锻成Φ8mm的棒材；
4)700℃热镟成Φ6.5mm的丝材；
5)700℃热拉拔成Φ1.0mm的丝材。
2、记忆环的制备
1)缠绕：将Φ1.0mm的丝材，缠绕成周长为323mm的六边形，采用微束等离子焊设备焊接；
2)扩径：在-60℃条件下，采用锥形扩径棒通过机械挤压对记忆环进行扩径。扩径棒上涂上干膜润滑剂，在记忆环与扩径棒间涂覆低温润滑脂与聚乙烯薄膜，降低扩径力，减少扩径棒的磨损和记忆环内壁的划伤。扩径后环的直径大于350mm。
3)成品检验：对加工成品进行检验，公差±0.1mm。
3、安装
将记忆环放于被连接管处，用电吹风加热至70-80℃，记忆环恢复形状，安装结束。
实施例3
以外连接管直径为Φ28.50mm，截面形状为8mm×0.5mm的矩形的记忆环为例。
1、熔炼
1)原材料选用海绵钛、镍板和铌条，其组分按原子比计为：Ti-44，Ni-47.2，Nb-8.8采用真空超纯冶炼技术熔炼；
2)合金成分均匀化处理，铸锭在850℃保温5h；
3)800℃条件下锻成Φ8mm的棒材；
4)700℃热轧成8mm×0.5mm的板材。
2、记忆环的制备
1)缠绕：将8mm×0.5mm的板材，缠绕成内径为Φ27.70mm的环形，采用微束等离子焊设备焊接；
2)扩径：在-60℃条件下，采用锥形扩径棒通过机械挤压对记忆环进行扩径。扩径棒上涂上干膜润滑剂，在记忆环与扩径棒间涂覆低温润滑脂与聚乙烯薄膜，降低扩径力，减少扩径棒的磨损和记忆环内壁的划伤。扩径后环的直径大于29.60mm。
3)成品检验：对加工成品进行检验，公差±0.1mm。
3、安装
将记忆环放于被连接管处，用电吹风加热至70-80℃，记忆环恢复形状，安装结束
实施例4
以外连接管为周长288的六边形管、截面形状为5mm×0.3mm的矩形的记忆环为例。
1、熔炼
1)原材料选用海绵钛、镍板和铌条，其组分按原子比计为：Ti-44，Ni-47.1，Nb-8.9采用真空超纯冶炼技术熔炼；
2)合金成分均匀化处理，铸锭在850℃保温5h；
3)800℃条件下锻成Φ8mm的棒材；
4)700℃热轧成5mm×0.3mm的板材。
2、记忆环的制备
1)缠绕：将10mm×0.5mm的板材，缠绕成周长278的六边形，采用微束等离子焊设备焊接；
2)扩径：在-60℃条件下，采用锥形扩径棒通过机械挤压对记忆环进行扩径。扩径棒上涂上干膜润滑剂，在记忆环与扩径棒间涂覆低温润滑脂与聚乙烯薄膜，降低扩径力，减少扩径棒的磨损和记忆环内壁的划伤。扩径后环的周长大于300mm。
3)成品检验：对加工成品进行检验，公差±0.1mm。
3、安装
将记忆环放于被连接管处，用电吹风加热至70-80℃，记忆环恢复形状，安装结束。
Claims (8)
1.一种宽热滞TiNiNb形状记忆合金记忆环，采用超纯冶炼方法熔炼后制成丝或扁带焊接成形，再经低温扩径制备而成，其特征在于TiNiNb记忆合金的组分按原子百分比计为：Ti 42-47，Ni 44-49，Nb 6-14。
2.根据权利要求1所述的宽热滞TiNiNb形状记忆合金记忆环，其特征在于TiNiNb记忆合金在奥氏体状态下，屈服强度高于850MPa，断裂强度高于950MPa，延伸率高于30％。
3.根据权利要求1所述的宽热滞TiNiNb形状记忆合金记忆环，其特征在于宽热滞TiNiNb形状记忆合金记忆环是用记忆合金丝或扁带焊接成环状、三角形、六边形或多边形结构，其中环状记忆环的形状为圆形、三角形、六边形或多边形，环状记忆环的截面形状为圆形、椭圆形或矩形，环状记忆环的截面积为2mm2-1600mm2，环状记忆环的周长为6-1470mm。
4.一种宽热滞TiNiNb形状记忆合金记忆环的制备方法，其特征在于有以下步骤：
1)熔炼
(1)原材料选用海绵钛、镍板和铌条，按所述组分，采用超纯真空技术熔炼；
(2)合金成分均匀化处理，铸锭在700-1000℃保温3-6h；
(3)700-900℃条件下锻成Φ8的棒材；
(4)500-700℃热镟成Φ6.5mm的丝材；
(5)400-750℃热拉拔成Φ3.0-0.5mm的丝材；
(6)400-750℃冷轧成厚2.5-0.3的板材。
2)记忆环的制备
(1)缠绕：将Φ3.0-0.5mm的丝材或厚2.5-0.3的板材，缠绕成环形或其他形状，采用微束等离子焊设备焊接；
(2)扩径：在-60℃条件下，采用锥形扩径棒通过机械挤压对记忆环进行扩径；
(3)成品检验：对加工成品进行检验，公差±0.2mm。
5.根据权利要求4所述的宽热滞TiNiNb形状记忆合金记忆环的制备方法，其特征在于所述扩径变形率在6-14％之间。
6.根据权利要求4所述的宽热滞TiNiNb形状记忆合金记忆环的制备方法，其特征在于所述扩径过程中扩径棒上涂上干膜润滑剂，在记忆环与扩径棒间涂覆低温润滑脂与聚乙烯薄膜，可明显降低扩径力，减少扩径棒的磨损和记忆环内壁的划伤。
7.根据权利要求4所述的宽热滞TiNiNb形状记忆合金记忆环的制备方法，其特征在于所述扩径过程中采用多凸台扩径棒单道扩径或单凸扩径棒单道或多道扩径。
8.一种宽热滞TiNiNb形状记忆合金记忆环的应用，其特征在于这种宽热滞TiNiNb形状记忆合金记忆环可在-190℃-+60℃环境温度下储存运输，实现紧固后可在-60℃-+200℃范围内保持紧固不松弛。
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