CN1420939A - 金－铟金属互化物,由其形成的形状记忆合金及制品 - Google Patents

金－铟金属互化物,由其形成的形状记忆合金及制品 Download PDF

Info

Publication number
CN1420939A
CN1420939A CN01807392A CN01807392A CN1420939A CN 1420939 A CN1420939 A CN 1420939A CN 01807392 A CN01807392 A CN 01807392A CN 01807392 A CN01807392 A CN 01807392A CN 1420939 A CN1420939 A CN 1420939A
Authority
CN
China
Prior art keywords
weight
alloy
shape memory
gold
indium
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.)
Granted
Application number
CN01807392A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1243843C (zh
Inventor
R·C·莫里斯
D·纳拉辛汉
R·哈桑
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.)
Honeywell International Inc
Original Assignee
Honeywell International Inc
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 Honeywell International Inc filed Critical Honeywell International Inc
Publication of CN1420939A publication Critical patent/CN1420939A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1243843C publication Critical patent/CN1243843C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C28/00—Alloys based on a metal not provided for in groups C22C5/00 - C22C27/00
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/08—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
    • F16J15/0806—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing characterised by material or surface treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)
  • Sealing Material Composition (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Adornments (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

一种具有形状记忆或伪弹性性能的超弹性合金，它含有约46.3重量％的金和约54.7重量％的铟，由这些含超弹性Au－In2金属互化物且具有弹性的合金制成的衬垫和密封圈即使在低应力水平下仍能发生变形，同时它还具有抗腐蚀性能。

Description

金-铟金属互化物，由其形成的形状记忆合金及制品
技术领域
本发明涉及一种具有超弹性性能的金属互化物，由其形成的形状记忆合金及制品。
背景技术
可以在马氏体与奥氏体母相之间相互转变的合金一般都具有形状记忆效应。这种相变可能是由于温度的改变引起的。例如，当它的温度高于奥氏体起始转变温度As时，马氏体相形状记忆合金就会开始向奥氏体相转变，当它的温度高于奥氏体转变终了温度Af时，这种转变就会结束；相反，当它的温度低于马体起始转变温度Ms时，奥氏体相形状记忆合金就会开始向马氏体相转变，当它的温度低于马氏体转变终了温度Mf时，这种转变就会结束。Ms、Mf、As和Af这四个温度圈定了一个形状记忆合金的热转变滞后回线。
在一定条件下，形状记忆合金会具有伪弹性效应，这种伪弹性效应是不依赖于温度的改变而实现形状改变的。伪弹性合金的弹性变形可以远远超过一般合金的弹性极限。但是，某些合金会同时具有两种类型的伪弹性性能。
第一种类型的伪弹性称为超弹性(有时也称为非线形伪弹性)，当被处理合金的奥氏体母相温度高于As而低于Md(Md表示应力诱发马氏体上限温度)时，它就会具有这种性能。当合金在低于完全再结晶温度下进行退火处理时，就会呈现超弹性性能。其它使形状记忆合金具有超弹性能的方法还有固溶处理、老化处理和合金化等。一个具有所需形状的制品在退火、固溶处理和老化过程中，其形状可以保持不变。由此合金制成的制品具有超弹性性能，它的可逆性弹性形变可高达11％，甚至更多。
第二种伪弹性性能称为“线形伪弹性”性能。与超弹性性能相比，线形伪弹性效应并不伴有相变的发生。并其马氏体相中进行冷加工，并且没有用上述超弹性性能中的方法进行退火处理的合金都会具有此种性能。由具有线形伪弹性性能的合金制成的制品，其可逆性弹性形变为4％，甚至更高。
在现有技术中，公知用于制取形状记忆合金的金属材料的例子有Ni-Ti(Nitinol)合金、Ni-Ti-V合金、Ni-Ti-Zr合金、Ni-Ti-Zr-Cu合金、In-Tl合金和Au-Cu-Zn合金，这些合金被广泛应用于机械、电子和医疗/牙医领域中，例如连接器、联合器、开启窗户的器械、阀开关、热动洒水装置、安全开关和矫牙器械等。但是由于它们的强度较高，在如衬垫和密封装置中遇到的低应力的工作条件下，这些合金是不会变形的。对于衬垫而言，这种变形也仅限于垫圈，而不能适用于法兰，因为这些合金具有高强度和/或高硬度的特性，所以会导致法兰永久变形。因而，这些合金是不适合用作衬垫和密封圈的。
因此，人们就期望得到一种在低应力条件下也能变形的形状记忆合金，从而能够用于生产衬垫和密封圈。
发明内容
我们发现由Au-In2衔生的金属互化物具有超弹性性能，这就使得金属互化物在低应力条件下具有形状记忆性能，并且还具有足够的强度，从而使其在用作衬垫和密封圈时能保持原有形状。在其中一个实施方案中，我们提供了一种由Au-In2制成的具有形状记忆性能的金属互化物，这种金属互化物中Au和In的原子比约为1∶2，它是在加热到预定温度下熔化从而形成液体合金混合物，并在室温下冷却后得到的。
在第二个实施方案中，我们提供了另一种形状记忆合金，它至少含有一个具有形状记忆特性的第一相(包括Au和In和其它合金元素Cu或/和Ni)和第二惰性承载相(其中含有选自Au、In、Ni和Cu的元素)。这些合金能够方便地做成具有伪弹性(即超弹性)性能的衬垫和密封圈。这些密封圈在液氧系统中特别有用。
附图说明
从下面的说明并结合附图可以对本发明进行更完整地理解。图1为示出Au-In2互化物组成的In-Au平衡相图。
具体实施方式
我们已经发现超弹性Au-In2金属互化物和合金是唯一适合用作衬垫和/或密封圈的材料。在不受应力的状态下，Au-In2互化物较柔软，易于变形。在室温下，它的弹性形变可达约10％而没有裂变，并且这一过程是完全可逆的。这种特性使得Au-In2金属互化物在低应力条件下(比如，低于约3000psi)仍能保持衬垫或密封圈的原有尺寸。这就使得这些衬垫和密封圈能够运用于不规则的和与它不匹配的物品的表面。这些衬垫和密封圈一般为片状，但也可为棒状，方形和其它形状。
当制成衬垫和密封圈时，Au-In2金属互化物必须具有形状记忆性能。Au-In2相中Au约为46.3重量％，In约为54.7重量％。通常来说，应用于垫圈和密封圈的具有形状记忆性能的Au-In2互化物中，Au的存在量一般至少应在约42重量％到约50重量％之间，而In的含量则应在约50重量％到约58重量％之间。如图1所示，组分中In的含量大于约54.7重量％的合金一般以可变形的In作为它的第二相，并伴有Au-In2相；而组分中In的含量小于54.7重量％的合金则应同时含有具有形状记忆性能的Au-In2金属相和不具有形状记忆性能的Au-In金属互化物相。按照上述Au和In的量合成的Au-In2金属互化物和合金可以通过本领域技术人员周知的常规冶金方法得到，例如把Au和In的粉末按照上述重量放入坩埚中，在炉中把它加热到至少540℃，从而使粉末熔化成液态，即图1所示溶液，然后把含有Au-In2金属互化物的熔融金属互化物和/或合金在室温下冷却成伪弹性相，此时的Au和In会相互进行反应，从而生成了含有Au-In2相的金属互化物的合金。
在生成形状记忆合金时，合金最好包含一个具有形状记忆性能的第一相和第二惰性承载相。具有形状记忆性能的第一相中含有Au和In，In的量约为53重量％至约56重量％(优选约54重量％至约55重量％)，余量为Au。另外的过渡元素如Cu、Ni等以及它们的组合也可加入到活性形状记忆相中，以便利用多种组分来优化金属互化物相，另外也可改善形状记忆相的机械性能，如弹性系数和可压缩性等。
第二惰性承载相包括一些溶解在In中的Au和其他合金元素如Cu，过渡金属元素如Ni等以及它们的组合。第二惰性承载相的总含量应该控制为整个合金组成的约0～50％(体积百分数)。第二相体积百分数过小，第一活性记忆相间相距太近，就会减小合金的弹性，减弱它与不规则表面啮合和匹配(如法兰)的能力。第二相体积百分数过大，如体积百分数超过50％，合金就会受制于第二相的流动，并在衬垫的负荷下突出。一般在优选条件下，第二惰性相含有：约0至约0.1重量％的Au，约90重量％至约100重量％的In和约0至约10重量％的Cu和/或Ni；更优选：约0至约0.05重量％的Au，约95重量％至约100重量％的In和约0至约5重量％的Cu和/或Ni。
本发明的Au-In2金属互化物和/或形状记忆合金可以用公知的方法(当然，也不仅仅限于这几类)，如机械加工、铸造、喷射造形法和粉末冶金法(挤压和烧结预先粉化的的Au-In合金粉末或在固体状态下烧结Au和In的细粉末)制成衬垫或密封圈，这些合金可以用作衬垫、法兰和如液氧系统的密封件。不仅如此，本发明的Au-In2金属互化物和/或形状记忆合金还有望应用于其它领域，如屏蔽辐射的外科展幅机、尺度索、镶牙和矫牙器材、热开关、各种各样的触头、动力机和电动机、机械锁和盘形垫圈等。
通过添加Au(最不活泼元素之一)和In(暴露于空气或氧气中时，其表面生成氧化物而发生钝化现象)，用Au-In2金属互化物和/或形状记忆合金制成的衬垫和密封圈会固有一种抗腐蚀性能。如果需要进一步提高垫圈和密封圈的抗腐蚀性，我们可以利用本领域常规的方法，如把垫圈和密封圈浸入无机酸溶液(比如盐酸)中溶解和去除其表面的In和其它元素，然后进行表面处理，使其具有纯金的抗腐蚀性能和使任何由其制成的制品具有生物相容性。
下面用非限定性实施例对本发明Au-In2金属互化物进行说明。
实施例
用下述方法制备Au-In2金属互化物：把45重量％的Au粉和55重量％的In粉放入坩埚中，在加热炉中加热到700～800℃之间使其熔化而形成Au-In2溶液，然后在室温下冷却，从而形成Au-In2金属互化物。
然后运用喷射造形法把Au-In2金属互化物铸成一个小型圆柱体，再用常规方法把它压缩10％，当应力消失后，发现样品的形变可以恢复到原来未加压前的一半还多，这就是超弹性合金或形状记忆合金的典型表现。
尽管说明书中已对本发明的优选方案进行了详尽，具体的描述，但显然，本领域技术人员在阅读了前面说明书的描述后仍会推断出其它显而易见的变化和内容。因此，本发明不限于文中具体的实施方案，凡与本发明的精神和范围不相违背的内容也应包含在本申请之内。

Claims (10)

1.一种具有形状记忆或伪弹性性能的超弹性合金，所述合金含有金和铟，其中含有约为46.3重量％的金和约54.7重量％的铟。
2.一种具有形状记忆或伪弹性性能超弹性合金，所述合金含有约42重量％至约50重量％的金和约为50重量％至约58重量％的铟。
3.一种形状记忆合金，其包括第一形状记忆相和第二惰性承载相，其中的第一相为含有金和铟的形状记忆相，第二相为含有一个或多个元素选自金、铟、铜和镍的惰性承载相。
4.如权利要求3所述的形状记忆合金，其特征在于第一相包含约53重量％至约56重量％的铟，余量为金。
5.如权利要求3所述的形状记忆合金，其特征在于第二相含有约90重量％至约100重量％的铟，余量为金。
6.如权利要求3所述的形状记忆合金，其特征在于第二相含有约0至约0.1重量％的金，约95重量％至约100重量％的铟和约0至约5重量％的铜和/或镍。
7.一种衬垫或密封圈，包括如权利要求1所述的合金。
8.一种衬垫或密封圈，包括如权利要求2所述的合金
9.一种衬垫或密封圈，包括如权利要求3所述的合金。
10.一种增加至少具有一个表面的制品的抗腐蚀性的方法，其包括以下步骤：
a)用具有形状记忆或伪弹性性能的超弹性Au-In2金属互化物制成制品，其中Au-In2金属互化物中含有约为46.3重量％的金和54.7重量％的铟；
b)把物件的至少一个表面浸入到无机酸中。
CNB018073921A 2000-03-28 2001-03-23 一种制造具有形状记忆或伪弹性性能的超弹性金－铟合金的方法及含该合金的衬垫或密封圈 Expired - Fee Related CN1243843C (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US19270700P 2000-03-28 2000-03-28
US60/192,707 2000-03-28
US09/784,966 2001-02-16
US09/784,966 US6500282B2 (en) 2000-03-28 2001-02-16 Gold-indium intermetallic compound, shape memory alloys formed therefrom and resulting articles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1420939A true CN1420939A (zh) 2003-05-28
CN1243843C CN1243843C (zh) 2006-03-01

Family

ID=26888297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB018073921A Expired - Fee Related CN1243843C (zh) 2000-03-28 2001-03-23 一种制造具有形状记忆或伪弹性性能的超弹性金－铟合金的方法及含该合金的衬垫或密封圈

Country Status (10)

Country Link
US (1) US6500282B2 (zh)
EP (1) EP1272681B1 (zh)
KR (1) KR100772606B1 (zh)
CN (1) CN1243843C (zh)
AT (1) ATE340876T1 (zh)
AU (1) AU2001249427A1 (zh)
CA (1) CA2405034A1 (zh)
DE (1) DE60123408T2 (zh)
IL (1) IL151983A (zh)
WO (1) WO2001073145A2 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104345575A (zh) * 2013-08-02 2015-02-11 上海微电子装备有限公司 用于光刻设备的真空声噪隔离系统
CN105492636A (zh) * 2013-08-30 2016-04-13 国立大学法人东京工业大学 超弹性合金
CN108194730A (zh) * 2018-02-27 2018-06-22 苏州宝骅密封科技股份有限公司 一种绝缘密封垫片
US11268174B1 (en) 2021-06-10 2022-03-08 Chow Sang Sang Jewellery Company Limited Jewelry alloy

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202418190U (zh) * 2011-12-06 2012-09-05 兰州西脉记忆合金股份有限公司 自加压弹性垫圈
JP6536916B2 (ja) * 2017-08-22 2019-07-03 国立大学法人東京工業大学 アーチファクトレスな超弾性合金

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3495972A (en) * 1966-04-06 1970-02-17 Univ Loma Linda Metallic conglomerate adaptable for dental filling
US3902898A (en) * 1973-11-08 1975-09-02 Armco Steel Corp Free-machining austenitic stainless steel
US3865557A (en) * 1973-11-09 1975-02-11 Bell Telephone Labor Inc AuIn{hd 2 {b as a cryogenic thermometer or refrigerant
JPS55129661A (en) 1979-03-30 1980-10-07 Toshiba Corp Low temperature metal gasket
JPS59200869A (ja) 1983-04-27 1984-11-14 Tohoku Metal Ind Ltd 繰り返し使用を可能にするパツキング材
JPH0617521B2 (ja) 1985-04-02 1994-03-09 而至歯科工業株式会社 超弾性を利用した歯科用Ａｕ―Ｃｕ―Ｚｕ合金
DE4006076C1 (zh) 1989-08-12 1990-12-13 Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen, De
US5203931A (en) 1991-09-20 1993-04-20 University Of Missouri Electrodeposition of indium-thallium shape memory alloys

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104345575A (zh) * 2013-08-02 2015-02-11 上海微电子装备有限公司 用于光刻设备的真空声噪隔离系统
CN104345575B (zh) * 2013-08-02 2017-12-29 上海微电子装备（集团）股份有限公司 用于光刻设备的真空声噪隔离系统
CN105492636A (zh) * 2013-08-30 2016-04-13 国立大学法人东京工业大学 超弹性合金
CN108194730A (zh) * 2018-02-27 2018-06-22 苏州宝骅密封科技股份有限公司 一种绝缘密封垫片
US11268174B1 (en) 2021-06-10 2022-03-08 Chow Sang Sang Jewellery Company Limited Jewelry alloy
TWI772247B (zh) * 2021-06-10 2022-07-21 香港商周生生珠寶金行有限公司 珠寶合金

Also Published As

Publication number Publication date
KR100772606B1 (ko) 2007-11-02
EP1272681A2 (en) 2003-01-08
CA2405034A1 (en) 2001-10-04
WO2001073145A2 (en) 2001-10-04
AU2001249427A1 (en) 2001-10-08
IL151983A0 (en) 2003-04-10
US6500282B2 (en) 2002-12-31
WO2001073145A3 (en) 2002-02-21
US20010026770A1 (en) 2001-10-04
DE60123408D1 (de) 2006-11-09
DE60123408T2 (de) 2007-08-23
EP1272681B1 (en) 2006-09-27
CN1243843C (zh) 2006-03-01
ATE340876T1 (de) 2006-10-15
IL151983A (en) 2005-09-25
KR20020084270A (ko) 2002-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5403547A (en) Oxidation resistant low expansion superalloys
EP1629134B1 (en) Coherent nanodispersion-strengthened shape-memory alloys
EP1308528A1 (en) Alfa-beta type titanium alloy
JP2009097095A (ja) チタンアルミニウムを基礎とした合金
JPH0372046A (ja) 形状記憶合金
JP3229339B2 (ja) 添加された鉄アルミニドＦｅ３Ａｌをベースにした中間温度領域で使用する部材に対する耐酸化性で耐腐食性の合金
CN1243843C (zh) 一种制造具有形状记忆或伪弹性性能的超弹性金－铟合金的方法及含该合金的衬垫或密封圈
JP4152050B2 (ja) Ｔｉ−Ｚｒ系合金
US20140322067A1 (en) Ultrahigh strength and ultralow elastic modulus titanium alloy showing linear elastic deformation behavior
US4063936A (en) Aluminum alloy having high mechanical strength and elongation and resistant to stress corrosion crack
CN103547691A (zh) 医疗用具用复合材料及其制造方法
US4613480A (en) Tri-nickel aluminide composition processing to increase strength
JPS5920440A (ja) 銅系形状記憶合金
Angadi et al. Recent advancements in the manufacture of nitinol including its characterization and properties
KR20020040583A (ko) 티타늄 알루미나이드를 기재로 한 합금
Simões et al. Microstructure and Thermal Analyses of Cu 87-x Al 13 Nb x High-Temperature Shape Memory Alloys
CN109136650A (zh) 一种液态金属阻燃500-1200度用含Be钛合金
JPH03197638A (ja) 高強度高耐食性チタン基合金
KR950002897B1 (ko) Cu-Al-Ni계 형상기억합금
Ahmad Effect of Ternary Element Addition on Properties of TiNi-Based Shape Memory Alloys for Engineering and Medical Applications
Zhao STAINLESS STEELS.
JPS60187648A (ja) 高温用記憶合金
KR20220016043A (ko) 급속 응고 프로세싱을 위한 티타늄 합금
Kim et al. The Effect of Thermo-Mechanical Treatment on Mechanical and Electrical Behavior of Cu Alloys
Gaikwad et al. Shape Memory Alloys: a Review

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20060301

Termination date: 20100323