CN114351005B - 一种利用镍钛金属合成基底材料的方法 - Google Patents

一种利用镍钛金属合成基底材料的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114351005B
CN114351005B CN202210064423.4A CN202210064423A CN114351005B CN 114351005 B CN114351005 B CN 114351005B CN 202210064423 A CN202210064423 A CN 202210064423A CN 114351005 B CN114351005 B CN 114351005B
Authority
CN
China
Prior art keywords
melting
nickel
titanium
percent
room temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210064423.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114351005A (zh
Inventor
杨光
张忠平
闫光
谭洪泉
李�真
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xiluojing Medical Technology Development Shanghai Co ltd
Original Assignee
Xiluojing Medical Technology Development Shanghai Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xiluojing Medical Technology Development Shanghai Co ltd filed Critical Xiluojing Medical Technology Development Shanghai Co ltd
Priority to CN202210064423.4A priority Critical patent/CN114351005B/zh
Publication of CN114351005A publication Critical patent/CN114351005A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114351005B publication Critical patent/CN114351005B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C14/00—Alloys based on titanium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

本发明提供了一种利用镍钛金属合成基底材料的方法。本发明在钛镍合金中掺杂Al，降低了相变温度，保证马氏体相变温度低于室温。在熔融前，首先利用球磨机将原料金属粉混合均匀，在熔融过程即可实现成分均匀，避免了反复熔炼。并且在熔融后直接进行退火，简化了工艺。获得的合金具有良好的力学性能和室温超弹性。在室温下进行拉伸测试，最大超弹性应变量可达14‑15％，弹性模量为40‑60GPa,抗拉强度可达1000MPa。

Description

一种利用镍钛金属合成基底材料的方法
技术领域
本发明涉及合金合成和加工技术领域，特别涉及一种利用镍钛金属合成基底材料的方法。
背景技术
钛镍基形状记忆合金是20世纪六十年代兴起的一种具有形状记忆、超弹性和高阻尼三大特性的新型金属功能材料，同时还具有优良的生物相容性，应用已遍及电子、机械、宇航、能源、家电、医疗卫生及生活日用品等各个领域。已经逐步应用于航空航天飞行器，建筑，桥梁及海洋结构等方面，对工程结构的形状活振动进行控制，并监测结构内部的应力应变温度等状况，提高了结构的安全性和可靠性。
与常规合金相比，用形状记忆合金制造温度传感器的驱动力在于对永久变形具有很强的抵抗力，能够最大程度减小其他影响因素的对传感器的影响。
普通的合金在经受长时间的扭曲之后无法还原，而记忆合金因为超弹性的异型性质，能够在经受应力状态下恢复10％。由于它超高的应变恢复能力和突出的抗腐蚀性所以选择记忆合金作为温度传感器将有很多的应用前景和工程应用。
超弹性是钛镍合金的重要性能之一，当合金受到应力，诱发相变，形成马氏体，当应力去除后，发生逆马氏体相变，实现超弹性。钛镍合金的超弹性能受化学成分、热处理工艺和加工状态的影响较大。
发明内容
本发明目的在于提供一种钛镍合金及其制备方法，通过掺杂进入一定量的Al降低相变温度，并且将热处理与制备工艺相结合，制备工艺简单，并且得到的合金具备良好的室温超弹性。
一种利用镍钛金属合成基底材料的方法：
原料准备：将钛、镍、铝分别研磨成细粉末，然后过300目筛。
混合：按原子百分比为49.5-49.9％的Ni、0.2-1％的Al，余量为Ti，将称好的钛、镍、铝用球磨机进行混合2h。
熔融：将混合后的原料在真空或惰性气体保护下，加热至1500℃-1700℃进行熔融，保持时间为2～4h。
浇注退火：熔融保温后，将熔融原料浇注到预先在450-550℃温度下预热的模具中，并迅速放入450-550℃的高温箱中退火0.5-2h后冷却。
其中原料优选配比为按原子百分比为49.5-49.8％的Ni、0.4-1％的Al，余量为Ti。
其中原料优选配比为按原子百分比为49.6-49.8％的Ni、0.6-1％的Al，余量为Ti。
其中原料优选配比为按原子百分比为49.8％的Ni、0.8％的Al，余量为Ti。
退火条件优选为500℃退火0.5h。
制备得到的Ti-Ni-Al合金具有良好的室温超弹性和形状记忆效应，为制备性能稳定的低膨胀和近零膨胀复合材料提供基础材料和制备技术，以满足传感器测温的使用要求。
本发明具有以下有益效果：
本发明在钛镍合金中掺杂Al，降低了相变温度，保证马氏体相变温度低于室温。在熔融前，首先利用球磨机将原料金属粉混合均匀，在熔融过程即可实现成分均匀，避免了反复熔炼。并且在熔融后浇注成型，直接进行退火，浇注成型，简化了工艺。获得的合金具有良好的力学性能和室温超弹性。在室温下进行拉伸测试，最大超弹性可达14-15％，弹性模量为40-60GPa,抗拉强度可达1000MPa。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
原料准备：将钛、镍、铝分别研磨成细粉末，然后过300目筛。
混合：按原子百分比为Ni49.8％、0.8％Al和余量的Ti，将称好的钛、镍、铝用球磨机进行混合2h。
熔融：将混合后的原料在真空或惰性气体保护下，加热至1700℃进行熔融，保持时间为4h。
浇注退火：熔融保温后，将熔融原料浇注到预先在500℃温度下预热的模具中，并迅速放入500℃的高温箱中退火0.5h后冷却。选取特定模具，制备得到直径3mm的棒状试样。
对其进行力学性能测试，本实施例制备得到的样品在室温下的最大超弹性为14.6％，弹性模量为35GPa，抗拉强度为1100MPa。
实施例2
原料准备：将钛、镍、铝分别研磨成细粉末，然后过300目筛。
混合：按原子百分比为Ni49.5％、1％Al和余量的Ti，将称好的钛、镍、铝用球磨机进行混合2h。
熔融：将混合后的原料在真空或惰性气体保护下，加热至1700℃进行熔融，保持时间为4h。
浇注退火：熔融保温后，将熔融原料浇注到预先在500℃温度下预热的模具中，并迅速放入500℃的高温箱中退火0.5h后冷却。选取特定模具，制备得到直径3mm的棒状试样。
对其进行力学性能测试，本实施例制备得到的样品在室温下的最大超弹性为14.2％，弹性模量为40GPa，抗拉强度为1020MPa。
对比例1：
原料配比调整为Ni49.8％、0.4％Al和余量的Ti，其余与实施例1相同。对其进行力学性能测试，制备得到的样品在室温下的最大超弹性为8％，弹性模量为70GPa，抗拉强度为950MPa。
对比例2
原料配比调整为Ni49.8％、1.2％Al和余量的Ti，其余与实施例1相同。对其进行力学性能测试，制备得到的样品在室温下的最大超弹性为6％，弹性模量为80GPa，抗拉强度为890MPa。
对比例3
将退火温度调整为600℃，其余与实施例1相同。对其进行力学性能测试，制备得到的样品在室温下的最大超弹性为9.5％，弹性模量为65GPa，抗拉强度为900MPa。
对比例4
将退火温度调整为400℃，其余与实施例1相同。对其进行力学性能测试，制备得到的样品在室温下的最大超弹性为7.3％，弹性模量为78GPa，抗拉强度为800MPa。
对比例5
不进行退火处理，其余与实施例1相同。对其进行力学性能测试，制备得到的样品在室温下的最大超弹性为2.4％，弹性模量为90GPa，抗拉强度为650MPa。
对比例6
将退火时间调整为3h，其余与实施例1相同。对其进行力学性能测试，制备得到的样品在室温下的最大超弹性为5.5％，弹性模量为83GPa，抗拉强度为900MPa。
从以上的实验可以得出，本发明通过控制合金的成分、退火工艺的参数，制备得到了具有良好室温超弹性、抗拉强度的产物，使其具有良好的应用范围。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种利用镍钛金属合成基底材料的方法，其特征在于，按照以下步骤进行：
原料准备：将钛、镍、铝分别研磨成细粉末，然后过300目筛；
混合：按原子百分比为49.5-49.9%的Ni、0.8-1%的Al，余量为Ti，将称好的钛、镍、铝用球磨机进行混合2h；
熔融：将混合后的原料在真空或惰性气体保护下，加热至1500℃-1700℃进行熔融，保持时间为2~4h；
浇注退火：熔融保温后，将熔融原料浇注到预先在450-550℃温度下预热的模具中，并迅速放入450-550℃的高温箱中退火0.5-2h后冷却。
2.根据权利要求1所述的一种利用镍钛金属合成基底材料的方法，其中原料配比为按原子百分比为49.8%的Ni、0.8%的Al，余量为Ti。
3.根据权利要求1所述的一种利用镍钛金属合成基底材料的方法，退火条件为500℃退火0.5h。
CN202210064423.4A 2022-01-20 2022-01-20 一种利用镍钛金属合成基底材料的方法 Active CN114351005B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210064423.4A CN114351005B (zh) 2022-01-20 2022-01-20 一种利用镍钛金属合成基底材料的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210064423.4A CN114351005B (zh) 2022-01-20 2022-01-20 一种利用镍钛金属合成基底材料的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114351005A CN114351005A (zh) 2022-04-15
CN114351005B true CN114351005B (zh) 2022-06-17

Family

ID=81091888

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210064423.4A Active CN114351005B (zh) 2022-01-20 2022-01-20 一种利用镍钛金属合成基底材料的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114351005B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63303022A (ja) * 1987-05-30 1988-12-09 Tokin Corp 超弾性ＴｉＮｉＡｌＣｒ合金
CN101407867A (zh) * 2008-11-26 2009-04-15 华南理工大学 复合型轻质高强镍钛记忆合金基高阻尼材料制备方法
CN102712968A (zh) * 2009-11-02 2012-10-03 赛伊斯智能材料公司 镍-钛半成品和相关方法
CN107523719A (zh) * 2017-09-22 2017-12-29 北京航空航天大学 一种新型高硬度镍钛基合金

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63303022A (ja) * 1987-05-30 1988-12-09 Tokin Corp 超弾性ＴｉＮｉＡｌＣｒ合金
CN101407867A (zh) * 2008-11-26 2009-04-15 华南理工大学 复合型轻质高强镍钛记忆合金基高阻尼材料制备方法
CN102712968A (zh) * 2009-11-02 2012-10-03 赛伊斯智能材料公司 镍-钛半成品和相关方法
CN107523719A (zh) * 2017-09-22 2017-12-29 北京航空航天大学 一种新型高硬度镍钛基合金

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
T. Kurita等.Effect of aluminum addition on the transformation.《Journal of Alloys and Compounds》.2005,193-196. *
周剑杰等.热处理对镍钛合金丝材超弹性和相变的影响.《材料热处理学报》.2017,(第12期), *
尹燕等.三元Ni-Ti基形状记忆合金的研究现状.《材料导报》.2006,(第12期), *
李岩等.热轧对Ti_(50)Ni_(50-x)Al_x(x=1,2,4)形状记忆合金微观组织、相变和力学性能的影响.《航空学报》.2010,(第03期), *
李艳锋等.热处理对Ti-Ni合金显微组织和力学性能的影响.《金属热处理》.2009,(第08期), *
蔡继峰等.退火时间对Ti-49.8Ni形状记忆合金组织和形变行为的影响.《金属热处理》.2010,(第07期), *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114351005A (zh) 2022-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6576379B2 (ja) チタン−アルミニウム基合金から成る部材の製造方法及び部材
Li et al. Novel insight into the formation of α ″-martensite and ω-phase with cluster structure in metastable Ti-Mo alloys
US6596101B2 (en) High performance nanostructured materials and methods of making the same
Li et al. Superelasticity and tensile strength of Ti-Zr-Nb-Sn alloys with high Zr content for biomedical applications
WO2002050324A1 (fr) Alliage de titane a capacite de deformation elastique elevee et procede de production dudit alliage de titane
JP2001348635A (ja) 冷間加工性と加工硬化に優れたチタン合金
Pushin et al. Effect of severe plastic deformation on the behavior of Ti–Ni shape memory alloys
Maeshima et al. Shape memory and mechanical properties of biomedical Ti-Sc-Mo alloys
CN101215655A (zh) 亚稳β型Ti-Nb-Ta-Zr-O合金及其制备方法
Qu et al. Martensitic transformation, shape memory effect and superelasticity of Ti–x Zr–(30–x) Nb–4Ta alloys
JP3316084B2 (ja) 重金属合金及びその製造方法
CN114351005B (zh) 一种利用镍钛金属合成基底材料的方法
CN113684389A (zh) 一种控制γ相分布提高Co-Ni-Al磁记忆合金超弹性的方法
JP7233659B2 (ja) 熱間鍛造用のチタンアルミナイド合金材及びチタンアルミナイド合金材の鍛造方法並びに鍛造体
CN109482880B (zh) 一种同时提升Ni-Mn-In合金力学性能和磁热性能的制备方法
Leu et al. Effect of rapid solidification on mechanical properties of Cu-Al-Ni shape memory alloys
Li et al. Strength and grain refinement of Ti-30Zr-5Al-3V alloy by Fe addition
CN101805843B (zh) 一种NbTi/TiNi记忆合金复合材料及其制备方法
CN108531779B (zh) 一种V纳米线增强的宽滞后NiTiV形状记忆合金
Dawood et al. Effect of aging on corrosion behavior of martensite phase in Cu-Al-Ni shape memory alloy
Qu et al. Superplastic behavior of the fine-grained Ti-21Al-18Nb-1Mo-2V-0.3 Si intermetallic alloy
CN108330413B (zh) 一种高抗压锆基非晶合金及其制备方法
Rosenberg et al. The superplastic properties of a Ti3Al Nb alloy
CN115161533B (zh) 一种ZrCu基高熵形状记忆合金及其制备方法
GUO et al. Full shape memory effect of Cu-13.5 Al-4Ni-6Fe shape memory martensite single crystal

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant