[發明專利]一種高強度高阻尼的Ti3Sn/TiNi記憶合金復合材料

無效

• 申請號: 201110257419.1
• 申請日: 2011-09-01
• 公開（公告）號: CN102358925A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 崔立山;張俊松;杜敏疏;姜大強;王珊;鄭雁軍
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C1/02;C22F1/18
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 韓蕾

技術領域

本發明涉及一種記憶合金復合材料，尤其涉及一種高強度高阻尼的Ti₃Sn/TiNi記憶 合金復合材料，屬于金屬復合材料領域。

背景技術

隨著現代工業和運輸業的發展，由振動引起的噪音污染逐漸成為嚴重的環境問題之 一。在日常生活中，這類振動和噪聲會給人們的生活和工作帶來影響，危害人體的健康， 使人疲倦、耳鳴，嚴重者甚至喪失工作能力。在工程中，振動和噪聲帶來的寬頻帶隨機 激振會引起結構的多共振峰響應，還會直接影響電子器件、儀器和儀表的正常工作，嚴 重時造成災難性后果。在軍事中，由于武器裝備和飛行器的發展日趨高速化和大功率化， 各種飛行器在飛行過程中受到發動機和高速氣流的激勵，所產生的振動和諧動響應而產 生的結構疲勞是十分嚴重的。

采用高阻尼材料進行減振降噪是解決上述問題十分有效的手段。為了減少各種災害 所帶來的影響，對阻尼技術的研究已經成為迫切需要進行的研究。目前，功能性阻尼材 料已經在尖端武器裝備、航天飛行器、航海、民用建筑、環境保護等方面得到廣泛應用。 但高阻尼材料往往強度較低，嚴重限制了其作為工程結構件的使用，人們一直希望得到 一種具備較高強度的新型阻尼材料。

因此，尋找一種具有高強度、高阻尼的材料來滿足高載荷振動工作環境的要求是本 領域亟待解決的問題之一。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種新型的Ti₃Sn/TiNi記憶合金復合 材料，通過控制Ti、Sn和Ni三種元素的比例，進而控制Ti₃Sn和TiNi兩相的體積比， 從而獲得既具有較高的強度，又具有較高的阻尼(低頻內耗和高頻聲衰減)的記憶合金 復合材料。

本發明的目的還在于提供上述Ti₃Sn/TiNi記憶合金復合材料的制備方法，通過鑄態 原位自生的方法將兩相高阻尼材料復合到一起。

為達到上述目的，本發明首先提供了一種Ti₃Sn/TiNi記憶合金復合材料，其包括Ti 元素、Sn元素和Ni元素，三者的原子比為(0.25x+y)∶0.25x∶(100-y-0.5x)，其中，x＝ 16-84，y＝45.333-53.818。

本發明提供的上述Ti₃Sn/TiNi記憶合金復合材料是由Ti₃Sn和TiNi兩相高阻尼材料 組成的，該復合材料呈現出具有高阻尼特性的同時還具有高強度的特點。通過控制三種 元素的比例，可以控制Ti₃Sn和TiNi兩相的體積比，由此可以控制復合材料的強度。當 x＝32時，該Ti₃Sn/TiNi記憶合金復合材料為共晶型復合材料。此時的共晶型復合材料中， Ti₃Sn相和TiNi相的體積比約為4∶6，復合材料的強度最高。當x＞32時，該Ti₃Sn/TiNi 記憶合金復合材料為過共晶型復合材料；當x＜32時，該Ti₃Sn/TiNi記憶合金復合材料 為亞共晶復合材料。當復合材料為過共晶型復合材料和亞共晶型復合材料時，復合材料 的強度相對共晶型復合材料要低一些。

本發明提供的新型Ti₃Sn/TiNi記憶合金復合材料由Ti₃Sn和TiNi兩相組成，Ti₃Sn 相中可以含有少量的Ni，TiNi相中可以含有少量的Sn。在本發明的具體技術方案中， Ti₃Sn/TiNi記憶合金復合材料是以Ti、Ni、Sn金屬單質為原料通過熔煉制備的，在熔煉 過程中，Ti₃Sn相會以原位自生的方式形成于TiNi基體中，兩相界面結合良好，具有很 高的界面結合強度。

根據本發明的具體技術方案，可以通過調整Sn元素的含量來控制記憶合金復合材 料中Ti₃Sn相的體積百分數，從而調整復合材料的強度和阻尼特性，優選地，Sn的原子 百分含量(以Ti、Sn和Ni元素的總原子百分含量計)控制在4-21％之間。當Sn的原 子百分含量為8％時，復合材料中Ti₃Sn相的體積分數為40％(即Ti₃Sn相和TiNi相的 體積比約為4∶6)，此時復合材料的強度最高。