CN108611506A - 一种制备高性能钛铜镓记忆合金的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备高性能钛铜镓记忆合金的方法，该方法解决了现有Ti‑Cu‑Ga形状记忆合金脆性大，强度低和恢复力小等问题，同时保证合金的马氏体相变温度不至于降得太低，使合金抵御不可恢复应变的能力增强，从而提高了合金强度和恢复率；本方法处理的Ti‑Cu‑Ga形状记忆合金，其内部晶粒尺寸为亚微米量级，细小的晶粒尺寸与析出相可强化Ti‑Cu‑Ga形状记忆合金基体，从而降低R相转变为马氏体相的温度，致使R相存在的温度区间扩大。这为进一步利用R相变提供了便利条件，同时改善合金的形状恢复特性，提高合金的循环稳定性。

Description

一种制备高性能钛铜镓记忆合金的方法
技术领域
本发明涉及合金材料制造领域，具体涉及一种制备高性能钛铜镓记忆合金的方法。
背景技术
形状记忆合金（Shape Memory Alloy，SMA）是指经过适当变形后，在一定物理条件变化下能自动做功而恢复变形前形状的合金。形状记忆合金因其具有较高的可恢复性形变，已成为一种重要的功能材料，获得了广泛应用。钛钛系形状记忆具有记忆恢复原形、无磁性、耐磨耐蚀、耐高温、无毒性的特点。不过，当前的形状记忆合金的屈服强度一般在700MPa以下。
Ti-Cu-Ga形状记忆合金是一类新型智能铁磁性形状记忆材料，兼有热弹性马氏体相变和铁磁性转变，不但具有传统形状记忆合金受温度场控制的形状记忆效应，而且还可在磁场作用下产生形状记忆效应。其磁控形状记忆效应的响应频率接近压电陶瓷，输出应变接近传统的温控形状记忆合金，是一种极具工程应用前景的智能材料。因其独特的特点使其在驱动器和传感器方面也得以广泛应用。但是，Ti-Cu-Ga块体材料尚存在脆性大、强度低和恢复力小等缺点，极大地限制了该材料的工程应用及其发展。
Ti-Cu-Ga形状记忆合金形状记忆合金中获得R相的方法较多，如添加Fe等合金元素、冷加工、时效处理等。但是上述方法获得的R相存在许多问题。首先，R相仅能在较小的温度区间存在，即R相变结束温度与马氏体相变起始温度之间的差值比较小。
发明内容
本发明提供一种制备高性能钛铜镓记忆合金的方法，该方法解决了现有Ti-Cu-Ga形状记忆合金脆性大，强度低和恢复力小等问题，同时保证合金的马氏体相变温度不至于降得太低，使合金抵御不可恢复应变的能力增强，从而提高了合金强度和恢复率；本方法处理的Ti-Cu-Ga形状记忆合金，其内部晶粒尺寸为亚微米量级，细小的晶粒尺寸与析出相可强化Ti-Cu-Ga形状记忆合金基体，从而降低R相转变为马氏体相的温度，致使R相存在的温度区间扩大。这为进一步利用R相变提供了便利条件，同时改善合金的形状恢复特性，提高合金的循环稳定性。
为了实现上述目的，本发明提供了一种制备高性能钛铜镓记忆合金的方法，该方法包括如下步骤：
（1）配料
按以下重量份配制混合粉
钛粉 56-65份；
铜粉 25-32份；
镓粉 9-12份
镝粉 0.3-1.2份
将混合粉置于不锈钢球磨罐中，注满无水乙醇后密封，在行星式球磨机上球磨3-4h，球磨中采用的球料比为10∶1，球磨机的转速为400-500r/min，之后，将球磨好的混合粉取出并置于滤纸上静置6-8分钟，得到原料粉；
（2）制备记忆合金基体
上述原料粉熔炼，熔炼前抽真空到0.5×10-3-2×10-3Pa，再充入氦气至2-5Pa，开始熔炼，控制熔炼功率在500-600kW之间。由于中频感应自身的熔炼原理，融化后的金属液体就会在电磁场的作用下流动搅拌，当被融化的金液体倒入模具中，得到试样，待其冷却取出；
将试样经线切割和机械抛光去除表面杂质，清洗后封入真空度为10-2-10-1Pa的石英管中，在1050-1150℃的条件下保温3-4h，再淬入冰水中得到记忆合金基体；
（3）将记忆合金基体通过后续退火获得晶粒尺寸介于200-250nm的合金，后续退火温度为450-550℃，保温时间为30-45min；利用等径角挤压处理制备超细晶记忆合金基体，具体挤压工艺如下：挤压路径Bc，挤压道次9-11，挤压温度480-500℃，挤压模具内角为120°；
将上述记忆合金基体置于真空热处理炉，抽真空至1×10-3-1×10-4Pa，在温度为250-350℃条件下时效处理15-20h；
将时效处理的记忆合金基体去除表面氧化皮，即可得到具有较宽R相存在温度区间的高性能钛铜镓记忆合金。
本发明具备以下优点：
（1）该方法解决了现有Ti-Cu-Ga系列形状记忆合金脆性大，强度低和恢复力小等问题，同时保证合金的马氏体相变温度不至于降得太低，使合金抵御不可恢复应变的能力增强，从而提高了合金强度和恢复率；
（2）本方法处理的Ti-Cu-Ga形状记忆合金，其内部晶粒尺寸为亚微米量级，细小的晶粒尺寸与析出相可强化Ti-Cu-Ga形状记忆合金基体，从而降低R相转变为马氏体相的温度，致使R相存在的温度区间扩大。这为进一步利用R相变提供了便利条件，同时改善合金的形状恢复特性，提高合金的循环稳定性。
具体实施方式
实施例一
按以下重量份配制混合粉
钛粉 56份；
铜粉 25份；
镓粉 9份
镝粉 0.3份
将混合粉置于不锈钢球磨罐中，注满无水乙醇后密封，在行星式球磨机上球磨3-4h，球磨中采用的球料比为10∶1，球磨机的转速为400r/min，之后，将球磨好的混合粉取出并置于滤纸上静置6分钟，得到原料粉。
上述原料粉熔炼，熔炼前抽真空到0.5×10-3Pa，再充入氦气至2Pa，开始熔炼，控制熔炼功率在500kW之间。由于中频感应自身的熔炼原理，融化后的金属液体就会在电磁场的作用下流动搅拌，当被融化的金液体倒入模具中，得到试样，待其冷却取出。
将试样经线切割和机械抛光去除表面杂质，清洗后封入真空度为10-2Pa的石英管中，在1050℃的条件下保温3h，再淬入冰水中得到记忆合金基体。
将记忆合金基体通过后续退火获得晶粒尺寸介于200-250nm的合金，后续退火温度为450-550℃，保温时间为30-45min；利用等径角挤压处理制备超细晶记忆合金基体，具体挤压工艺如下：挤压路径Bc，挤压道次9-11，挤压温度480-500℃，挤压模具内角为120°。
将上述记忆合金基体置于真空热处理炉，抽真空至1×10-3-1×10-4Pa，在温度为250-350℃条件下时效处理15-20h；将时效处理的记忆合金基体去除表面氧化皮，即可得到具有较宽R相存在温度区间的高性能钛铜镓记忆合金。
实施例二
按以下重量份配制混合粉
钛粉 65份；
铜粉 32份；
镓粉 12份
镝粉 1.2份
将混合粉置于不锈钢球磨罐中，注满无水乙醇后密封，在行星式球磨机上球磨4h，球磨中采用的球料比为10∶1，球磨机的转速为500r/min，之后，将球磨好的混合粉取出并置于滤纸上静置8分钟，得到原料粉。
上述原料粉熔炼，熔炼前抽真空到2×10-3Pa，再充入氦气至5Pa，开始熔炼，控制熔炼功率在600kW之间。由于中频感应自身的熔炼原理，融化后的金属液体就会在电磁场的作用下流动搅拌，当被融化的金液体倒入模具中，得到试样，待其冷却取出。
将试样经线切割和机械抛光去除表面杂质，清洗后封入真空度为10-1Pa的石英管中，在1150℃的条件下保温4h，再淬入冰水中得到记忆合金基体。
将记忆合金基体通过后续退火获得晶粒尺寸介于200-250nm的合金，后续退火温度为450-550℃，保温时间为30-45min；利用等径角挤压处理制备超细晶记忆合金基体，具体挤压工艺如下：挤压路径Bc，挤压道次9-11，挤压温度480-500℃，挤压模具内角为120°。
将上述记忆合金基体置于真空热处理炉，抽真空至1×10-3-1×10-4Pa，在温度为250-350℃条件下时效处理15-20h；将时效处理的记忆合金基体去除表面氧化皮，即可得到具有较宽R相存在温度区间的高性能钛铜镓记忆合金。

Claims (1)

1.一种制备高性能钛铜镓记忆合金的方法，该方法包括如下步骤：
（1）配料
按以下重量份配制混合粉
钛粉 56-65份；
铜粉 25-32份；
镓粉 9-12份
镝粉 0.3-1.2份
将混合粉置于不锈钢球磨罐中，注满无水乙醇后密封，在行星式球磨机上球磨3-4h，球磨中采用的球料比为10∶1，球磨机的转速为400-500r/min，之后，将球磨好的混合粉取出并置于滤纸上静置6-8分钟，得到原料粉；
（2）制备记忆合金基体
上述原料粉熔炼，熔炼前抽真空到0.5×10-3-2×10-3Pa，再充入氦气至2-5Pa，开始熔炼，控制熔炼功率在500-600kW之间；
由于中频感应自身的熔炼原理，融化后的金属液体就会在电磁场的作用下流动搅拌，当被融化的金液体倒入模具中，得到试样，待其冷却取出；
将试样经线切割和机械抛光去除表面杂质，清洗后封入真空度为10-2-10-1Pa的石英管中，在1050-1150℃的条件下保温3-4h，再淬入冰水中得到记忆合金基体；
（3）将记忆合金基体通过后续退火获得晶粒尺寸介于200-250nm的合金，后续退火温度为450-550℃，保温时间为30-45min；利用等径角挤压处理制备超细晶记忆合金基体，具体挤压工艺如下：挤压路径Bc，挤压道次9-11，挤压温度480-500℃，挤压模具内角为120°；
将上述记忆合金基体置于真空热处理炉，抽真空至1×10-3-1×10-4Pa，在温度为250-350℃条件下时效处理15-20h；
将时效处理的记忆合金基体去除表面氧化皮，即可得到具有较宽R相存在温度区间的高性能钛铜镓记忆合金。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1536097A (zh) * 2003-04-08 2004-10-13 中国科学院金属研究所 一种高阻尼形状记忆合金
CN104946956A (zh) * 2015-06-09 2015-09-30 哈尔滨工程大学 一种TiNiCuNb形状记忆合金及其制备方法
CN105039785A (zh) * 2015-07-08 2015-11-11 陕西理工学院 一种富钛Ti-Ni形状记忆合金薄带及其制备方法
CN105296802A (zh) * 2015-11-03 2016-02-03 华南理工大学 一种高强韧双尺度结构钛合金及其制备方法与应用
CN107008905A (zh) * 2017-02-25 2017-08-04 河北工业大学 TiNiCu形状记忆合金基阻尼复合材料的制备方法
CN107345279A (zh) * 2017-06-20 2017-11-14 大连大学 一种超塑性Ni‑Mn‑Ga‑Ta高温记忆合金的制备方法
CN107475652A (zh) * 2017-08-22 2017-12-15 哈尔滨工程大学 一种调控TiNi基记忆合金中R相存在区间的方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1536097A (zh) * 2003-04-08 2004-10-13 中国科学院金属研究所 一种高阻尼形状记忆合金
CN104946956A (zh) * 2015-06-09 2015-09-30 哈尔滨工程大学 一种TiNiCuNb形状记忆合金及其制备方法
CN105039785A (zh) * 2015-07-08 2015-11-11 陕西理工学院 一种富钛Ti-Ni形状记忆合金薄带及其制备方法
CN105296802A (zh) * 2015-11-03 2016-02-03 华南理工大学 一种高强韧双尺度结构钛合金及其制备方法与应用
CN107008905A (zh) * 2017-02-25 2017-08-04 河北工业大学 TiNiCu形状记忆合金基阻尼复合材料的制备方法
CN107345279A (zh) * 2017-06-20 2017-11-14 大连大学 一种超塑性Ni‑Mn‑Ga‑Ta高温记忆合金的制备方法
CN107475652A (zh) * 2017-08-22 2017-12-15 哈尔滨工程大学 一种调控TiNi基记忆合金中R相存在区间的方法

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