CN103395230A - 镍钛形状记忆合金蜂窝板及其制备方法 - Google Patents

镍钛形状记忆合金蜂窝板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的是一种镍钛形状记忆合金蜂窝板。包括基板，所述基板是镍钛合金板，在镍钛合金板上均匀分布有蜂窝孔，所述蜂窝孔是按照如下方法成型得到的：先将富镍镍钛合金板在450℃温度下进行保温热处理6h，水淬；在富镍镍钛合金板上加工出若干条等间距、等长度的缝隙，然后将一定直径的圆铁棒穿过所述缝隙；最后将穿好圆铁棒的镍钛合金板放入加热炉中加热到600℃，保温0.5h，出炉，水淬，抽出圆铁棒。蜂窝单元间无需粘结剂连接，大大提高了整体结构的抗压强度。采用这种方法制备的蜂窝板不仅抗变形能力强，而且具有较好的阻尼减振效果。

Description

镍钛形状记忆合金蜂窝板及其制备方法
技术领域
本发明涉及的是一种阻尼减振材料，本发明也涉及一种阻尼减振材料的制备方法，具体地说是一种镍钛形状记忆合金阻尼减振材料及其制备方法。
背景技术
在复杂工作环境下的电子设备，需要经受振动和冲击，容易引起电子元器件引线和焊点的松动，导致电子设备发生电子线路故障。有数据表明，其中约20%的电子线路故障是由某些类型的振动和冲击引起的。因此有必要在这些电子设备中安装轻质、高阻尼、小型化的阻尼减振材料。阻尼是指系统损耗能量的能力，就是将机械振动的能量转化成热能或者其它可以损耗的能量，从而达到减振降噪的目的。
蜂窝结构是指具有连续的多边形二维排列，孔隙呈柱状分隔存在，类似于自然界蜜蜂修筑的六边形巢穴的一种结构。这种构造的金属结构除具有金属特性(如导热性、导电性、强韧性等)外，还具有大开口度、轻质、高比刚度、吸声、阻尼等特性，是一种集材料本性和宏、微观结构特性为一体的新型多功能金属材料。与其他减振结构相比，蜂窝结构的在减振降噪方面的表现更为出色，可以有效降低振动，减小振动所带来的危害。
镍钛形状记忆合金具有优异的形状记忆和超弹性性能、良好的力学性能、耐腐蚀性以及高阻尼特性，因此近年来有学者选择镍钛形状记忆合金作为原材料来制备蜂窝结构，主要目的是提供一种轻质、高比强度的驱动材料，比如文献（Mohd Roshdi Hassan,Fabrizio Scarpa,NikAbdullah Mohamed，Shape Memory Alloys Honeycomb:Design and Properties，Smart Structuresand Materials2004:Active Materials:Behavior and Mechanics,edited by Dimitris C.Lagoudas,Proceedings of SPIE Vol.5387(SPIE,Bellingham,WA,2004)）。尚未见将镍钛形状记忆合金蜂窝结构用于阻尼减振的报道。此外，文献中制备蜂窝结构的方法是先将金属薄带加工成梯形或波浪形，再通过焊接或有机粘接剂粘接成蜂窝状。这些制备方法存在如下缺点：(1)需要摸清材料的焊接工艺参数，而且焊接后需要进行适当的热处理，导致制备过程复杂；(2)制备的蜂窝结构连接强度低，材料的力学性能、热电性能差；(3)需要复杂的模具，加工成本高，经济性差，生产效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阻尼减振性能好、耐腐蚀、可恢复变形量大的镍钛形状记忆合金蜂窝板。本发明的目的还在于提供一种简便、较易实现的镍钛形状记忆合金蜂窝板的制备方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明的镍钛形状记忆合金蜂窝板包括基板，所述基板是镍钛合金板，在镍钛合金板上均匀分布有蜂窝孔，所述蜂窝孔是按照如下方法成型得到的：先将富镍镍钛合金板在450°C温度下进行保温热处理6h，水淬；在富镍镍钛合金板上加工出若干条等间距、等长度的缝隙，然后将一定直径的圆铁棒穿过所述缝隙；最后将穿好圆铁棒的镍钛合金板放入加热炉中加热到600°C，保温0.5h，出炉，水淬，抽出圆铁棒。
本发明的镍钛形状记忆合金蜂窝板还可以包括：
1、所述的镍钛合金板是富镍的镍钛合金板，其中镍含量为50.5%-50.8%、余量为钛，厚度范围为0.2～1mm。
2、所述间距、等长度的缝隙的间距为1～10mm、长度为5～10mm。
3、所述一定直径的圆铁棒为45钢，直径为1～5mm。
本发明的镍钛形状记忆合金蜂窝板的制备方法为：
（1）首先将镍钛合金板裁剪成型成；
（2）在450°C温度下保温热处理6h，水淬；
（3）将热处理态的镍钛合金在金刚石切割机上加工出若干条等间距、等长度的缝隙；
（4）将一定直径的圆铁棒穿过缝隙，固定；
（5）最后将穿好圆铁棒的镍钛合金板放入加热炉中加热到600°C，保温0.5h，出炉，水淬，抽出圆铁棒，最终得到产品。
所述的镍钛合金板是富镍的镍钛合金板，其中镍含量为50.5%-50.8%、余量为钛，厚度范围为0.2～1mm。
所述间距、等长度的缝隙的间距为1～10mm、长度为5～10mm。
所述一定直径的圆铁棒为45钢，直径为1～5mm。
本发明利用镍钛形状记忆合金薄板，通过简单、高效、低成本的方法，制备一种具有阻尼减振效果的镍钛形状记忆合金蜂窝板。本发明创新之处在于蜂窝结构的制备方法简便，生产较易实现，蜂窝结构无需通过焊接或有机粘结剂粘结连接，具有连接强度高，阻尼减振性能好，耐腐蚀，抗变形能力强，可恢复变形量大等优点，是一种有着很好应用前景的结构功能材料。
附图说明
图1镍钛合金蜂窝板结构单元示意图；
图2镍钛合金蜂窝板缝隙排布示意图；
图3穿插圆棒示意图；
图4镍钛合金蜂窝板压缩力学曲线。
具体实施方式
蜂窝板使用的材料为富镍的镍钛合金板材，合金成分(镍含量为50.5%-50.8%，余量为钛)，厚度范围0.2～1mm。首先利用线切割将镍钛合金板裁剪成（20～100）×（20～100）mm的方形板，其次经过如下热处理：450°C保温6h，水淬，得到马氏体态。然后将热处理态的镍钛合金在金刚石切割机上加工出若干条等间距(1～10mm)（横向间距a、纵向间距b）、等长度(5～10mm)的缝隙，如图2所示。然后将一定直径的圆铁棒(45钢，直径为1～5mm)穿过缝隙，固定，如图3所示。最后将穿好圆铁棒的镍钛合金板放入加热炉中加热到600°C，保温0.5h，出炉，水淬，抽出圆铁棒，最终得到镍钛合金蜂窝板。
下面举例对本发明做更详细的描述。
具体实施方案一：首先将镍钛形状记忆合金板材(合金成分:Ni50.7Ti49.3，厚度0.2mm)通过线切割裁成100×100mm的方形板，然后将裁好的方形板在加热炉中加热到450°C，保温6h，出炉，水淬。然后利用金刚石切割机将板材切割出长度为5mm的缝隙若干，缝与缝的横向间隔为5mm，纵向间距为1mm。将直径为1.5mm的圆铁棒(45钢)横向依次穿入缝隙，固定后，放入加热炉中加热到600°C，保温0.5h，出炉，水淬。将铁棒抽出，制得镍钛合金蜂窝板。
具体实施方案二：首先将镍钛形状记忆合金板材(合金成分:Ni50.7Ti49.3，厚度0.2mm)通过线切割裁成100×100mm的方形板，然后将裁好的方形板在加热炉中加热到450°C，保温6h，出炉，水淬。然后利用金刚石切割机将板材切割出长度为10mm的缝隙若干，缝与缝的横向间隔为5mm，纵向间距为1mm。将直径为5mm的圆铁棒(45钢)横向依次穿入缝隙，固定后，放入加热炉中加热到600°C，保温0.5h，出炉，水淬。将铁棒抽出，制得镍钛合金蜂窝板。
具体实施方案三：首先将镍钛形状记忆合金板材(合金成分:Ni50.7Ti49.3，厚度0.4mm)通过线切割裁成100×100mm的方形板，然后将裁好的方形板在加热炉中加热到450°C，保温6h，出炉，水淬。然后利用金刚石切割机将板材切割出长度为10mm的缝隙若干，缝与缝的横向间隔为5mm，纵向间距为1mm。将直径为5mm的圆铁棒(45钢)横向依次穿入缝隙，固定后，放入加热炉中加热到600°C，保温0.5h，出炉，水淬。将铁棒抽出，制得镍钛合金蜂窝板。

Claims (10)

1.一种镍钛形状记忆合金蜂窝板，包括基板，其特征是：所述基板是镍钛合金板，在镍钛合金板上均匀分布有蜂窝孔，所述蜂窝孔是按照如下方法成型得到的：先将富镍镍钛合金板在450°C温度下进行保温热处理6h，水淬；在富镍镍钛合金板上加工出若干条等间距、等长度的缝隙，然后将一定直径的圆铁棒穿过所述缝隙；最后将穿好圆铁棒的镍钛合金板放入加热炉中加热到600°C，保温0.5h，出炉，水淬，抽出圆铁棒。
2.根据权利要求1所述的镍钛形状记忆合金蜂窝板，其特征是：所述的镍钛合金板是富镍的镍钛合金板，其中镍含量为50.5%-50.8%、余量为钛，厚度范围为0.2～1mm。
3.根据权利要求1或2所述的镍钛形状记忆合金蜂窝板，其特征是：所述间距、等长度的缝隙的间距为1～10mm、长度为5～10mm。
4.根据权利要求1或2所述的镍钛形状记忆合金蜂窝板，其特征是：所述一定直径的圆铁棒为45钢，直径为1～5mm。
5.根据权利要求3所述的镍钛形状记忆合金蜂窝板，其特征是：所述一定直径的圆铁棒为45钢，直径为1～5mm。
6.一种镍钛形状记忆合金蜂窝板的制备方法，其特征是：
（1）首先将镍钛合金板裁剪成型成；
（2）在450°C温度下保温热处理6h，水淬；
（3）将热处理态的镍钛合金在金刚石切割机上加工出若干条等间距、等长度的缝隙；
（4）将一定直径的圆铁棒穿过缝隙，固定；
（5）最后将穿好圆铁棒的镍钛合金板放入加热炉中加热到600°C，保温0.5h，出炉，水淬，抽出圆铁棒，最终得到产品。
7.根据权利要求6所述的镍钛形状记忆合金蜂窝板的制备方法，其特征是：所述的镍钛合金板是富镍的镍钛合金板，其中镍含量为50.5%-50.8%、余量为钛，厚度范围为0.2～1mm。
8.根据权利要求6或7所述的镍钛形状记忆合金蜂窝板的制备方法，其特征是：所述间距、等长度的缝隙的间距为1～10mm、长度为5～10mm。
9.根据权利要求6或7所述的镍钛形状记忆合金蜂窝板的制备方法，其特征是：所述一定直径的圆铁棒为45钢，直径为1～5mm。
10.根据权利要求8所述的镍钛形状记忆合金蜂窝板的制备方法，其特征是：所述一定直径的圆铁棒为45钢，直径为1～5mm。
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