[發明專利]一種TiNiFeCr形狀記憶合金和棒材及其制備方法

在審

• 申請號: 201811543697.1
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN111321321A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 張文婧;李艷鋒;葉文君;惠松驍;宋曉云;于洋;劉睿;駱雨萌
• 申請（專利權）人: 有研工程技術研究院有限公司
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05;C22C1/02;C22F1/10;B21C37/04
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 劉徐紅

本發明涉及一種TiNiFeCr形狀記憶合金和棒材及其制備方法，屬于TiNi基形狀記憶合金領域。該合金和棒材的重量百分比組成為Ti：44.2～45.2％，Ni：51.5～52.5％，Fe：2.8～3.7％，Cr：0.2～0.6％。其合金和棒材的制備方法包括配料稱取、制備TiNiFeCr合金鑄錠、鑄錠的均勻化處理、鑄錠的熱壓開坯、方坯的鍛造和鍛棒的熱軋。本發明添加Cr元素取代Fe元素，相比同成分的TiNiFe合金，具有相變溫度低，屈服強度和抗拉強度高的優點。TiNiFeCr合金棒材用于制備航空液壓管路用管接頭，可提高管路件的連接強度和管路連接的可靠性，在管接頭設計中可減薄厚度，減輕管接頭的重量。

技術領域

本發明涉及一種低相變溫度的形狀記憶合金，特別涉及一種TiNiFeCr形狀記憶合金和棒材及其制備方法，屬于TiNi基形狀記憶合金領域。

背景技術

TiNi基形狀記憶合金的相變溫度極低，具有優良的機械性能和記憶回復性能，常用于制備航空液壓管路用管接頭。TiNi基合金屬于B2型晶體結構，Fe元素的加入可以置換Ni元素，大大降低合金的相變溫度，此外，Fe元素的添加可提高合金的塑性，降低合金的強度。通常用TiNiFe合金制成的航空管接頭的相變溫度As’＜-100℃，從而保障低溫環境下管路連接的可靠性。Cr元素會大大降低TiNi基形狀記憶合金馬氏體相變點，使TiNiCr合金在常溫下呈現奧氏體狀態，使合金在室溫下就可以呈現出超彈性。

發明內容

本發明的目的在于在提供一種TiNiFeCr合金和棒材及其制備方法。本發明在TiNi基合金中同時添加了Fe、Cr兩種元素，制備TiNiFeCr合金及棒材，該合金與TiNiFe合金相比，具有更低的相變溫度，更高的強度，制成的記憶合金管接頭具有更高的連接強度，成為一種制備航空液壓管路用管接頭的新材料。

TiNiFeCr合金的成分均勻性和雜質含量對合金的相變溫度和記憶回復特性影響很大，因此需要在合金棒材的制備過程中嚴格控制雜質含量，提高材料成分的均勻性。TiNi基合金的加工變形抗力大，屬難加工合金，因此需要在合金棒材的制備加工過程中嚴格控制工藝參數，制備出高性能的TiNiFeCr合金棒材。

為實現所述目的，本發明是通過以下技術方案達到的：

一種TiNiFeCr形狀記憶合金，該合金的重量百分比組成為Ti：44.2～45.2％，Ni：51.5～52.5％，Fe：2.8～3.7％，Cr：0.2～0.6％。

Cr元素的添加，可誘發彌散細小的Ti₂Ni相的析出，提高合金的強度。為了進一步提高TiNi基記憶合金的力學性能，本發明提出在TiNi合金的基礎上同時添加了Fe、Cr兩種元素，兩種元素在TiNi合金中協同作用，使TiNiFeCr合金及棒材，與TiNiFe合金相比，具有更低的相變溫度，更高的強度。

一種TiNiFeCr形狀記憶合金棒材，該棒材采用上述TiNiFeCr形狀記憶合金制成，其外徑為10～30mm。

一種TiNiFeCr形狀記憶合金的制備方法，包括如下步驟：

(1)配料稱取：按照TiNiFeCr合金的配比，采用高純鈦板、高純鎳板、高純鐵板和高純Cr粒為原材料，按重量稱取；

(2)制備TiNiFeCr合金鑄錠：將稱取的高純鈦板、高純鎳板、高純鐵板和高純Cr粒放置于真空感應熔煉爐中，抽真空，通入氬氣保護；加熱熔煉，冷卻后得到TiNiFeCr合金鑄錠；

(3)TiNiFeCr合金鑄錠的均勻化處理：將TiNiFeCr合金鑄錠切冒口、車皮，去除外表面的缺陷和氣孔層，進行均勻化熱處理。

步驟(1)中，各原材料稱重精確度為±0.002％或±1g；各原材料的純度要求：Ti：≥99.90w％，Ni：≥99.90w％，Fe：≥99.95w％，Cr：≥99.95w％。