[發明專利]一種低應力驅動高彈性全馬氏體鎳鈦合金和制備方法

有效

• 申請號: 202110366474.8
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN113215421B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 馬驍;趙雪楓;張新平;曹姍姍;趙仲勛;李運帷
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C22F1/10
• 分類號: C22F1/10;C22C1/02;C22C19/03;C22F1/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李秋武

本發明涉及一種低應力驅動高彈性全馬氏體鎳鈦合金和制備方法，制備方法包括以下步驟，將鎳原料和鈦原料混合后進行熔煉，經過快速凝固后，獲得具有復合孿晶變體的全馬氏體鎳鈦合金鑄錠；將全馬氏體鎳鈦合金鑄錠進行熱處理；將經過熱處理后的全馬氏體鎳鈦合金鑄錠沿多個不同方向軋制，獲得組織均勻的低應力驅動高彈性全馬氏體鎳鈦合金。本方法通過對熔煉成型的全馬氏體鎳鈦合金鑄錠沿多個不同方向軋制，有效消除了織構的影響，獲得組織均勻的鎳鈦合金材料。本發明制備的全馬氏體鎳鈦合金，具有相對較低的模量，在低應力驅動下可表現出孿晶變體回復引致的高彈性行為，可應用在小載荷服役環境中有高彈性需求的精密執行與驅動器件中。

技術領域

本發明涉及低模量高彈性材料技術領域，特別是涉及一種低應力驅動高彈性全馬氏體鎳鈦合金和制備方法。

背景技術

形狀記憶合金自從被發現至今已有近半個世紀。形狀記憶合金除了具有形狀記憶效應和超彈性外，還具有優良的理化性能和生物相容性，因此在工程應用上具有很高的應用價值和前景。

NiTi合金在生物醫學領域的應用已經有相當多的例子，其應用包括NiTi合金心血管支架、微創醫療器械、矯形外科和口腔醫學等領域。同時NiTi合金在航空航天工業領域、土木工程、建筑等領域也有許多成功的應用，而上述諸多應用主要依賴于形狀記憶合金的兩大特性：形狀記憶效應和超彈性。

隨著科學技術的發展，許多應用器件朝著微型化和精密化方向發展，在服役過程中對更低應力驅動的高彈性甚至超彈性功能提出了更高的要求。

因此，制備一種低應力驅動高彈性合金成為人們的迫切需求。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明的目的之一是：提供一種低應力驅動高彈性全馬氏體鎳鈦合金的制備方法，通過對熔煉成型的全馬氏體鎳鈦合金鑄錠沿多個不同方向軋制，有效消除了織構的影響，獲得組織均勻的鎳鈦合金材料。

針對現有技術中存在的技術問題，本發明的目的之二是：提供一種低應力驅動高彈性全馬氏體鎳鈦合金，具有相對較低的模量，在低應力驅動下可表現出孿晶變體回復引致的高彈性行為，可應用在小載荷服役環境中有高彈性需求的精密執行與驅動器件中。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種低應力驅動高彈性全馬氏體鎳鈦合金的制備方法，包括以下步驟，

將鎳原料和鈦原料混合后進行熔煉，經過快速凝固后，獲得具有復合孿晶變體的全馬氏體鎳鈦合金鑄錠；

將全馬氏體鎳鈦合金鑄錠進行熱處理；

將經過熱處理后的全馬氏體鎳鈦合金鑄錠沿多個不同方向軋制，獲得組織均勻的低應力驅動高彈性全馬氏體鎳鈦合金。

進一步，鎳原料和鈦原料以1：1的原子比混合。

進一步，鎳原料純度高于99.6％，鈦原料純度高于99.7％。

進一步，鎳原料和鈦原料在真空環境中熔煉，真空度高于5.0×10^-3Pa。

進一步，熔煉過程中真空環境充入惰性氣體作為保護氣體。

進一步，熱處理溫度為840-900℃，保溫時間不少于8h。

進一步，全馬氏體鎳鈦合金鑄錠的軋制包括以下步驟，將全馬氏體鎳鈦合金鑄錠切成長方體，再使用二輥同步熱壓延機沿著長方體的x、y、z三個方向依次軋制。

進一步，三個方向依次軋制并重復3-5遍，以使全馬氏體鎳鈦合金鑄錠組織均勻，以弱化并消除具有擇優取向的合金組織，從而獲得組織均勻的全馬氏體鎳鈦合金。

進一步，軋制過程中二輥同步熱壓延機速率為0.8-1.5m/min，每道次的壓下量為10-15％，軋制溫度為200-300℃。