[發明專利]大尺寸高減振性能的多孔Ti-Ni減振合金的制備方法

無效

• 申請號: 201010579415.0
• 申請日: 2010-12-08
• 公開（公告）號: CN102560173A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 姜海昌;劉樹偉;吳成義;閆德勝;趙明久;戎利建
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 張志偉

技術領域：

本發明涉及一種高減振性能的多孔合金，具體地說是設計了一種大尺寸高減振性能的Ti-Ni多孔合金的制備方法。

背景技術：

隨著工業的發展及社會的進步，劇烈振動引起的材料破壞、材料使用壽命下降等問題日益受到人們的重視。尤其在一些存在著較大機械噪聲的大型設備中，急需減振性能高的減震材料，減小噪聲的傳遞，從而降低噪聲污染，同時也能增加設備的精密度及使用壽命。

多孔Ti-Ni合金是從生物醫用植入材料而發展起來的，其除具有較高的生物相容性之外，還具有輕質、高強等特征。近些年，由于多孔Ti-Ni合金同時具有馬氏體相變特性以及多孔的微觀組織結構，擁有很好的阻尼減振性能，所以在減振領域也吸引了廣泛的注意。但是，目前為止，多孔Ti-Ni合金在工程領域仍然無法得到使用，其主要原因在利用普通方法制備的多孔合金最大直徑也僅為φ25μm左右，無法作為大型工程零部件使用。

發明內容：

本發明的目的是提供一種大尺寸高減震性能的多孔Ti-Ni形狀記憶合金的的制備方法。通過調整制備工藝，并采用新的頂端楔形點火方式，研制出一種孔隙均勻，性能優良的高減振的Ti-Ni合金。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：

1)利用旋轉式圓筒混料器將鎳粉和鈦粉進行均勻混合24-48小時，同時加入直徑為φ10mm的不銹鋼球，球料比為(4∶1)-(8∶1)；

2)混合均勻的粉末利用底部振動的方法或者利用壓制的方法成型于一定形狀的模具中，形成孔隙度50-60％的坯料；

3)在模具的頂端點火位置，設計成錐體，角度在10～80°之間；

4)將坯料放入廂式電阻爐中均勻加熱至400℃～420℃下進行預熱；

5)利用鎢絲弧光放電，在錐體的頂端進行點火，并利用燃燒波的傳播，使得坯料開始燃燒合成。

6)燃燒合成后的清除模具，切除頂端點火錐體，獲得成品。

本發明中，按原子百分比計，TiNi減振合金的化學成分如下：

Ti：48.0～50.0at.％，余量Ni。

本發明的優點在于：

1、本發明采用頂端立式錐形點火的設計，可以利用燃燒合成的方法，通過燃燒波的傳導，制備大尺寸的多孔Ti-Ni合金，其直徑在φ50mm以上，孔隙度55％以上，開孔孔隙度約為90％以上。其室溫奧氏體壓縮屈服強度可達到100MPa，壓縮應變可達35％以上，阻尼性能為0.02以上。

2、本發明Ti-Ni減振合金的直徑可在φ50mm以上，主要用于制作工程領域中大型減振零部件，如減振底座等。

附圖說明：

圖1燃燒合成制備多孔Ti-Ni的流程圖。

圖2錐體角度為10°的頂端立式錐形點火模具(不銹鋼材料)。

圖3實施方式1制備的直徑為φ500mm的多孔Ti-Ni合金宏觀形貌圖。

圖4直徑為φ500mm的多孔Ti-Ni合金的壓縮應力應變曲線。

圖5大尺寸多孔Ti-Ni合金的阻尼應變曲線。

圖6錐體角度為30°的頂端立式錐形點火模具(石英材料)。

具體實施方式：

實施例1：

如圖1所示，燃燒合成多孔Ti-Ni合金的工藝流程具體如下：

1)本實施例中，Ti-Ni合金的Ti含量為49.0at.％，余量Ni。將Ti粉(80～100μm)、Ni粉(3～5μm)放入圓筒型混料器中進行48h的旋轉混料，同時加入直徑為10mm的不銹鋼球，球料比為(4∶1)-(8∶1)，本實施例為8∶1(圖1)。

2)將混合均勻的混合粉放入真空容器中進行干燥處理，減少粉末表面吸附的氣體。干燥溫度約為95℃±10℃，時間為5h±30min。

3)按照圖2加工頂端立式錐形點火模具，該模具為筒體頂端設有中心開孔的錐體結構，錐體角度為10°(錐面與水平方向的夾角)，材料為2mm厚的不銹鋼焊制而成。

4)利用漏斗將干燥后的混合均勻粉末填入圖2所示的模具中，利用底部振動的方法，密實化混合粉末，同時反復添加混合粉末，直至充滿整個模具，形成坯料，所得坯料的孔隙度約為55％。

5)燃燒合成后的清除模具，切除頂端點火錐體，獲得成品。

6)將廂式電阻爐升溫至520℃±10℃，并使其溫度場保持均勻。將成型后的坯料連同模具一起放入爐中，將點火位置向上，將坯料放入廂式電阻爐中均勻加熱至400℃～420℃下進行預熱。