[發明專利]一種利用雙重約束退火制作雙程記憶器件的方法

無效

• 申請號: 201010191177.6
• 申請日: 2010-06-02
• 公開（公告）號: CN102268622A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 王建淦;曹繼敏;牛中杰;田成民;雷亞軍;楊宏進;毛江虹
• 申請（專利權）人: 西安賽特金屬材料開發有限公司
• 主分類號: C22F1/10
• 分類號: C22F1/10;C22C19/05
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種利用雙重約束退火制作雙程記憶器件的方法，屬于形狀記憶合金的技術應用領域，特別涉及一種通過固溶時效雙重約束退火鎳鈦基合金來獲得雙程記憶器件的制作方法。

背景技術

鎳鈦基形狀記憶合金具有奇特的形狀記憶效應和超彈性、優良的耐磨、耐腐蝕和阻尼性能以及良好的機械性能，其應用范圍非常廣泛，涉及機械、電子、化工、能源、建筑、醫療和航空航天等領域。作為功能性材料，形狀記憶合金擁有單程、雙程和全程記憶效應，其中尤以雙程記憶效應更引人注目。在很多領域中，雙程動作只能通過復雜的機械結構來完成，制作成本高昂，工作環境要求嚴格。而形狀記憶合金自身的特性就能實現這樣的功能，目前實現雙程記憶功能有兩種方法：一種是通過偏壓器件與單程記憶器件的組合方式來實現，另一種是直接制作雙程記憶器件。前一種方法在器件設計、選材和制作等方面都較復雜，而且組合器件占用空間較大；而后一種方法能夠制作體積小巧的器件，具有簡便性和高效性，這種小巧的器件可以快速高效重復性地完成這些動作。

目前，關于直接制作雙程記憶器件的研究甚少，大多處于研發階段，而業已提出的一些制作方法如熱機械訓練法，制作工藝非常復雜，對訓練溫度、定型溫度以及訓練次數都很敏感，且獲得的雙程記憶性能穩定性差，訓練工藝重現性差，雙重記憶行程預設計性差，難以實用，從而限制了雙程記憶器件的應用。因此，必須尋找一種獲得雙程記憶功能穩定、實用性強的制作方法。

發明內容

本發明的目的在于克服上述問題的不足之處，旨在提出一種新型的制作雙程記憶器件的方法，達到實用性強、穩定性高、制作效率高的特點，從而推進雙程記憶器件在不同領域更廣泛的應用。

本發明提出一種通過固溶時效雙重約束退火鎳鈦基合金來獲得雙程記憶器件的制作方法。其特征在于：

器件所使用材料為鎳鈦基形狀記憶合金，鎳鈦基形狀記憶合金的主要成分范圍為：43～45.5wt.％的鈦(Ti)、54.5～57wt..％的鎳(Ni)，微量元素可為鉻、鈷、釩、鋁、鐵、鉬、鈮等元素中的一種或幾種，添加量為0.05～1.0wt.％，通過調節微量元素可調節器件的雙程記憶動作溫度，其動作溫度范圍為：-20℃～+80℃。

器件的固溶時效雙重約束退火工藝所需的約束應變量可在1％-50％的范圍內，隨后進行固溶定型處理，固溶溫度范圍為600℃-850℃，固溶時間為15min-60min，獲得器件的低溫形狀；然后按器件的高溫形狀進行二次約束時效處理，時效溫度范圍為350℃-550℃，時效時間為0.5h-6h。實施步驟如下：

第一步：按照雙程記憶器件的低溫形狀S1來約束器件預調節的應變量，然后固定在設計的模具上；

第二步：將上述約束后的器件及模具放入溫度為600℃-850℃的恒溫爐中，保溫15min-60min，隨后空冷或水冷，取下即制得了單程記憶形狀的器件；

第三步：將上述制得的單程器件再次約束到所需要的高溫形狀S2，然后將二次約束的器件放入溫度為350℃-550℃的恒溫爐中，保溫0.5h-6h，隨后空冷或水冷或爐冷。卸下后即可獲得所需的雙程記憶器件。

通過上述方法獲得的器件無需任何機械訓練即可獲得雙程記憶功能，雙程記憶效應穩定性高，抗疲勞性能強，循環使用數千次后其雙程應變穩定性仍可達90％以上；器件可通過預調節約束形變量來獲得雙程記憶行程，其形狀設計性的精度較高。

器件的制作方式可利用絲材、棒材和板材等原材料來制作拉(壓)簧、碟簧、扭簧、異形彈簧、發條彈簧、管接頭、環件等多種形式的器件，應用領域涉及電子產品、消防設備、管路連接等諸多工程領域。

本發明的特點是雙程記憶器件制作簡便、成本低、效率高，尺寸設計的精度穩定性高、雙程記憶行程應變量大，工業實用性很強，可在很廣泛的范圍內應用該方法制作類似的雙程記憶器件。

附圖說明

圖1為雙程記憶器件的制作方法步驟流程圖；

圖2為本發明實施例(1)雙程記憶彈簧的動作示意圖；

圖3為本發明實施例(1)雙程記憶彈簧的雙程記憶動力學曲線圖；

圖4為本發明實施例(1)雙程記憶彈簧的雙程應變穩定性與循環次數的關系曲線圖；

圖5為本發明實施例(4)雙程記憶環件的動作示意圖；

具體實施方式

下面將結合實施例對本發明作進一步的詳細說明。

本發明是一種通過對鎳鈦基形狀記憶合金進行固溶時效雙重約束退火來獲得雙程記憶器件的制作方法。器件的制作方法可按照圖1所示的步驟來實現，包括有以下步驟：