[發明專利]TiNi形狀記憶合金超純冶煉的工藝

在審

• 申請號: 200710011976.9
• 申請日: 2007-07-05
• 公開（公告）號: CN101186978A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發明（設計）人: 高淑春;廖波;鄭志
• 申請（專利權）人: 沈陽天賀新材料開發有限公司
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C14/00;B22D21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術領域

本發明屬于材料冶金領域，設計TiNi形狀記憶合金的超純冶煉的方法。具體地說適用于TiNi形狀記憶合金控制準確成分的工藝方法。

二、背景技術

TiNi記憶合金的形狀記憶效應是通過馬氏體相變來實現的。因此，控制合金的馬氏體相變溫度是生產這種合金的關鍵。在TiNi記憶合金中，對馬氏體轉變溫度最敏感的元素是C、N、O，而在這種合金中要嚴格控制這些元素是很難的。

TiNi合金中的Ti，是周期表中的IVB族，是強金屬性的元素，特別活潑，與非金屬的O，N，C有極強的化合傾向，給生產優質的TiNi合金帶來了很大的困難。因此，國內至今未能批量生產出優質的TiNi形狀記憶合金，在國外，也僅是有限的廠家能生產。

用常規的MgO、Al2O3坩堝高溫穩定性很好，但無法熔煉出低O的TiNi記憶合金。因為O與Ti的結合力與Mg與Al的結合力相近，用這種坩堝熔煉高Ti的TiNi合金時，坩堝迅速被還原，形成大量的TiO渣。因此，人們被迫采用無坩堝的磁懸浮熔煉，或用水冷銅坩堝的非自耗法熔煉。用這類方法熔煉能生產出的TiNi形狀記憶合金，但這種方法工藝復雜產量有限，成本也太高，因此，很難規模化生產。

后來發現TiNi合金中碳的溶解度較低，采用石墨坩堝熔煉TiNi合金，但是碳含量較難控制，而碳對馬氏體轉變溫度有極其敏感。其影響程度如下表所示：

碳含量對馬氏體轉變溫度(K)的影響

??C％??Ms??Mf??As??Af??0.05??290??240??305??0.02??335??305??345??360

由表知，當碳含量僅變化0.03％時，對母相開始轉變成馬氏體溫度(Ms)，變化了45K；對母相全部轉化成馬氏體溫度(Mf)，變化了65K；對馬氏體全部轉化成母相的溫度(Af)，變化了55K。用石墨坩堝熔煉的TiNi記憶合金，雖在控制馬氏體轉變溫度方面，存在較大的缺點，但為大批量生產創造了條件。因此，目前批量生產的TiNi記憶合金的工藝主要仍是在真空感應爐中用石墨坩堝進行。由此生產的TiNi記憶合金的馬氏體轉變溫度不確定，需要對每爐進行測定，從中選擇符合要求的合金進行應用。所謂是：煉出來是什么樣，算什么樣。我們的目標是，要什么樣，煉出什么樣，而且還要生產成本低廉。

由此可見，控制好了合金中雜質含量，也就解決了獲得準確相變點的難題，國外也在為此大動筆墨，但成分的控制也不盡人意，我們的工作重點在于控制雜質含量，獲得較好的相變點，提高成品率。

因此，選擇一種穩定性更好的CaO坩堝，在真空感應爐中熔煉高鈦TiNi合金。該條件下Ti不會還原坩堝，因而可以保證TiNi合金中，氧含量較低，而且生產成本低廉。下表為CaO坩堝對氧含量的控制程度：

坩堝熔煉的TiNi合金中的氣體及雜質含量