[發明專利]一種鈦基形狀記憶合金作為室溫擴孔和保存管接頭的應用

有效

• 申請號: 201710046448.0
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106838503B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 李巖;熊承陽;王俊
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F16L21/00
• 分類號: F16L21/00;C22C14/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種鈦基形狀記憶合金作為室溫擴孔和保存管接頭的應用，將其熔煉、鍛造成棒材再運用機械加工方法制成所需的結構及形狀。本發明制成的管接頭在室溫馬氏體相狀態下擴孔后，加熱到200℃以上發生逆馬氏體轉變，變為母相，產生4％左右的形狀記憶效應恢復，從而將被連接管件束縛牢固。由于合金在降溫到?100℃過程中不發生可逆馬氏體相變，仍保持為母相結構，所以保證管接頭在低溫下(?60℃)仍具有很高的連接強度。本發明的管接頭在擴孔和保存的過程中不需要液氮環境，密度比NiTiFe和NiTiNb的管接頭低，有利于連接系統的減重，并且降低了成本，提高了使用便利性。

技術領域

本發明涉及一種鈦基形狀記憶合金作為室溫擴孔和保存管接頭的應用，用在航天、航空、制冷和能源等領域中與各管件實現連接用的新型管接頭。

背景技術

目前，在航天、航空、制冷和能源等領域使用的形狀記憶合金管接頭均為Ni-Ti-Fe(如CN1614056A)或Ni-Ti-Nb(如CN105132749A)合金制造。為了保證這些合金制造的管接頭在低溫下(一般為-55℃)的使用穩定性，Ni-Ti-Fe和Ni-Ti-Nb合金的相變溫度一般為-150～-60℃；Ni-Ti-Fe和Ni-Ti-Nb合金管接頭在使用前都必須在低溫擴孔，其典型擴孔溫度分別為-196℃(液氮溫度)和-65℃(液氮+乙醇溫度)，而且擴孔后的Ni-Ti-Fe合金管接頭需要在液氮中保存，在裝配時對管接頭加熱升溫使其產生形狀記憶恢復，從而將被連接管件束縛牢固。在使用和保存過程中，這兩類管接頭都需要液氮環境，不但增加了成本，而且嚴重限制了其使用范圍。

發明內容

本發明的目的是提供一種高相變點Ti-Zr-Nb-Fe(如CN102690976A)形狀記憶合金管接頭，可以在室溫環境下進行擴孔，并且可以在室溫環境下長期保存；使用時加熱到200℃，使管接頭產生形狀記憶恢復，從而將被連接管件束縛牢固。該管接頭具有較大的緊箍力，且密度比NiTiFe和NiTiNb的管接頭低，有利于連接系統的減重。

本發明采用的是一種高相變點Ti-Zr-Nb-Fe形狀記憶合金，經測試，該合金制成的管接頭在室溫馬氏體相狀態下擴孔后，加熱到200℃以上發生逆馬氏體轉變，變為母相，產生4％左右的形狀記憶效應恢復，從而將被連接管件束縛牢固。由于合金在降溫到-100℃過程中不發生可逆馬氏體相變，如圖1所示，仍保持為母相結構，所以保證管接頭在低溫下(-60℃)仍具有很高的連接強度。本發明的管接頭在擴孔和保存的過程中不需要液氮環境，與NiTiFe和NiTiNb的管接頭相比，降低了成本，提高了使用便利性。

馬氏體相的屈服強度(R_p0.2)為248MPa，母相的屈服強度(R_p0.2)為500MPa，母相和馬氏體相相比，屈服強度提高了近兩倍，并且具有良好的抗拉強度(R_m＝720MPa)和延伸率(A_35mm＝35.5％)，保證了管接頭的力學性能，如圖2所示。

所述的高相變點Ti-Zr-Nb-Fe形狀記憶合金，必須確保成分的穩定性。

本發明的Ti-Zr-Nb-Fe形狀記憶合金可采用機械加工方法制成用于連接管件的管接頭。

所述的高相變點Ti-Zr-Nb-Fe形狀記憶合金管接頭，其管接頭的平整段兩端設有收縮段，平整段內設有筋；或者，平整段內可以為光滑平面。

所述的高相變點Ti-Zr-Nb-Fe形狀記憶合金管接頭，其結構可以使管道形狀更穩定，管接頭內設有筋。

所述的高相變點Ti-Zr-Nb-Fe形狀記憶合金管接頭，可在室溫環境進行擴孔和各管件連接。

所述的高相變點Ti-Zr-Nb-Fe形狀記憶合金管接頭，可用于在航天、航空、制冷和能源等領域的各管件的連接。