[发明专利]一种Ti50+xNi50-2xSnx形状记忆合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及记忆合金及其制备方法。 

背景技术

作为一种集感知、驱动于一体的智能材料，TiNi形状记忆合金具有丰富的马氏体相变现象、优良的形状记忆效应与超弹性。TiNi形状记忆合金的一种重要特性是其双程形状记忆效应。所谓双程形状记忆效应是指经过特定的训练后，TiNi形状记忆合金不仅能够“记忆”母相的形状，而且能够记住马氏体相的形状。双程形状记忆效应与其他形状记忆效应之间的本质区别在于其宏观的形状形变是自然产生的，即不需要外力的作用。具有双程形状记忆效应的TiNi形状记忆合金通过简单的加热-冷却-加热的循环即可实现对外做功，达到驱动的目的。因此，呈现双程形状记忆效应的TiNi形状记忆合金在实际工程应用中具有广阔的应用前景，是一种很有前途的驱动器材料。公开发表的文章中总结了双程形状记忆效应的训练工艺，其中马氏体状态的过量变形被认为是一种简单、高效的方法。1999年Liu等人在Acta Materialia中发表的文章“Two-way shape memory effect developed by martensite deformation in NiTi”研究了马氏体状态过量变形对TiNi合金双程形状记忆效应的影响，发现经过变形量为13.3％的拉伸变形后，TiNi合金表现出高达4.1％的双程形状记忆应变。然而，他们仅仅考虑了TiNi合金在拉伸状态下的双程形状记忆效应，并未涉及在其他变形方式下TiNi合金的双程形状记忆效应。在实际工程应用中，弯曲变形是一种获得普遍应用的变形方式，通过TiNi合金马氏体状态的弯曲变形也可以诱发双程形状记忆效应。2004年郑玉峰等人在稀有金属材料与工程上发表题为“Microstructure and phase transformation of TiNi alloy with addition of third element Sn”的文章中利用Sn元素等量取代TiNi合金中的Ti元素与Ni元素，制备了化学式为Ti_47.5Ni_47.5Sn₅与Ti₄₅Ni₄₅Sn₁₀合金，发现合金的马氏体相变温度随Sn含量增加而降低。2008年Lu等人在Journal of Non-crystalline Solids发表题为“glass formation of Ti-Ni-Sn ternary alloys correlated with TiNi-Ti₃Sn pseudo binary eutectics”的文章中利用甩带法制备了Ti_50+XNi_50-2XSn_X(X＝6，7，8，9)合金薄带，研究了其玻璃形成能力，其制备工艺复杂，无法获得具有较大尺寸的合金。2011年Choi等人在Scripta Materialia发表题为“crystallization behavior and microstructure of Ti-36Ni-7Sn(at.％)alloy ribbons”的文章，研究了Ti-36Ni-7Sn(at.％)薄带的晶化行为和微观组织以及马氏体相变行为。与Lu等人的工作类似，Choi等人的制备工艺复杂，同样无法 获得较大尺寸的合金。2011年Kim等人在Scripta Materialia发表题为“microstructure and martensitic transformation behavior of Ti-Ni-Sn alloys”的文章，研究了成分为Ti_50+XNi_50-2XSn_X(X＝5，8，10，12.5)合金的马氏体相变与单程形状记忆效应。Kim等人研究的合金非常脆，延伸率小于7.6％，实际工程应用价值不高。 

发明内容

本发明要解决现有的TiNi合金在马氏体状态弯曲变形条件下，双程形状记忆应变量较低，以及现有TiNiSn合金制备工艺复杂、合金质脆、工程应用价值不高的问题，而提供一种Ti_50+xNi_50-2xSn_x形状记忆合金及其制备方法。 

本发明一种Ti_50+xNi_50-2xSn_x形状记忆合金的化学式为Ti_50+xNi_50-2xSn_x，其中X＝3～4。