[發明專利]形狀記憶晶相強韌化Ti基非晶復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210539119.7
• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN102978541A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 趙燕春;寇生中;袁小鵬;李春燕;蒲永亮;李超;蔣維科;徐嬌
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: C22C45/10
• 分類號: C22C45/10;C22C1/02
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 董斌

技術領域

[0001]?本發明涉及Ti基非晶復合材料領域，具體為一種形狀記憶晶相增強增韌Ti基非晶復合材料的成分及其制備方法。

背景技術

鈦基非晶具有密度低、強度高、良好的耐磨耐蝕性和生物相容性等的優勢，在航天航空、機械、建筑、能源和生物醫學等方面具有很大應用前景。但是，由于非晶合金原子排列呈現長程無序、短程有序結構，變形時缺乏常規晶體金屬材料的位錯和滑移等加工硬化機制，高度局域化的剪切行為使得其室溫塑性和斷裂韌性低，限制了非晶合金作為結構材料在工程中的廣泛應用。近年來，人們提出了多種對非晶合金增韌的方法，其中引入第二相可根據各種性能指標選擇，BMG基復合材料結構和性能具有可設計性，是一種有效的BMG增韌方法。

如2008年，W.?L.?Johnson課題組通過調整合金成分和半固態處理，在鈦基非晶合金系中開發出具有顯著塑性的β相枝晶增韌的復合材料，其室溫拉伸總變形率分別為10.8%和13.1%，斷面收縮率分別為50%和46%，該材料的塑韌性指標達到了傳統金屬材料的指標范圍，但其變形屈服后仍表現出應變軟化，使得工程推廣受到了一定限制。

發明內容

本發明的目的是提供一種形狀記憶晶相強韌化Ti基非晶復合材料及其制備方法。

本發明是形狀記憶晶相強韌化Ti基非晶復合材料及其制備方法，形狀記憶晶相強韌化Ti基非晶復合材料，Ti基非晶合金和能夠產生形變誘導相變的過冷奧氏體相B2-TiNi以及馬氏體相B19’-TiNi復合而成。

?形狀記憶晶相強韌化Ti基非晶復合材料的制備方法，其步驟為：

（1）配料：

按權利要求1所示的(Ti_0.50Ni_0.50-yM_y)_100-xCu_x名義成分稱取各組分；

（2）熔煉制(Ti_0.50Ni_0.50-yM_y)_100-xCu_x母合金：

將步驟（1）稱得的所需原料放入真空高頻電磁感應加熱爐中；

調節真空磁懸浮熔煉爐的真空度2×10^-3～5×10^-3Pa，然后充高純氬氣使真空室的真空度至0.1×10^-3～0.8×10^-3Pa熔煉，合金錠反復熔煉至少三次；

（3）銅模吸鑄法制備非晶復合材料試樣：

將步驟（2）制備的(Ti_0.50Ni_0.50-yM_y)_100-xCu_x母合金放入懸浮熔煉水冷坩堝中重熔，調節真空磁懸浮熔煉爐的真空度2×10^-3～5×10^-3Pa，然后充高純氬氣使真空室的真空度至0.1×10^-3～0.8×10^-3Pa；

在感應電壓5~10kV下熔煉時間1~3min后，通過負壓銅模吸鑄法將母合金吸鑄成棒材。

?本發明與現有技術相比，有顯著優點：所發明的復合材料以Ti基非晶合金作為基體材料，相比于單相非晶合金和以往的內生Ti基非晶復合材料，基體中原位析出具有形變誘導相變性質形狀記憶晶相作為強韌相，達到顯著提高強度和塑性的目的，并表現出強烈的加工硬化。

附圖說明

圖1為直徑3mm的Ti基非晶復合材料的鑄態XRD圖，圖2為直徑3mm的Ti基非晶復合材料應力加載斷裂后XRD圖，圖3為直徑3mm的Ti基非晶復合材料的室溫壓縮應力應變曲線。

具體實施方式

?本發明是形狀記憶晶相強韌化Ti基非晶復合材料及其制備方法，形狀記憶晶相強韌化Ti基非晶復合材料，Ti基非晶合金和能夠產生形變誘導相變的過冷奧氏體相B2-TiNi以及馬氏體相B19’-TiNi復合而成。

?形狀記憶晶相強韌化Ti基非晶復合材料的制備方法，其步驟為：

（1）配料：

按權利要求1所示的(Ti_0.50Ni_0.50-yM_y)_100-xCu_x名義成分稱取各組分；