[发明专利]一种具有超塑性的镍锰镓合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及镍锰镓合金的制备方法。

背景技术

镍锰镓合金是一种新兴智能材料，不仅具有传统形状记忆合金所拥有的形状记忆性能和超弹性变形性能，还因其具有铁磁性，能够在磁场作用下输出较大应变。与磁致伸缩材料相比，其磁场作用下输出应变更大，同时保持了磁致伸缩材料响应频率高的优点。镍锰镓合金是一种铁磁形状记忆合金，作为驱动和传感材料，在航空航天、机械、电子等领域具有良好的应用前景。

该材料的应用需要其具有良好的成形性能，以便制备所需要的零件形状。但是镍锰镓合金属于一种金属间化合物，在室温下具有本征脆性，室温条件下成形困难，成形要在高温下进行。在高温成形方式中，超塑性成形方法由于具有变形量大、流变应力低和变形过程中各处形变量均匀等特点，已经应用于铝合金、钛合金以及复合材料的成形。因此开发镍锰镓合金在高温条件下的成形性能，特别是在高温条件下的超塑性变形性能，对解决其成形困难的问题具有重要意义。而超塑性成形对合金的制备方法提出特殊的要求，因此本发明提出一种具有超塑性性能的镍锰镓合金的制备方法，对于解决镍锰镓合金成形困难、变形抗力大的问题，具有重要意义。

发明内容

本发明要解决现有镍锰镓合金成形困难、变形抗力大的问题，而提供一种具有超塑性的镍锰镓合金的制备方法。

一种具有超塑性的镍锰镓合金的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：

一、制备镍锰镓合金：首先按原子百分比为45％～55％镍、25％～35％锰和15％～25％镓称取纯镍、纯锰和纯镓，然后利用真空感应熔炼法制备尺寸直径大于150mm、高度大于100mm的镍锰镓合金；

二、均匀化热处理：利用电火花将步骤一制备的镍锰镓合金切割成直径为60mm～150mm、高度为40mm～100mm的圆柱坯料，再将圆柱坯料置于丙酮中，并在超声波作用下清洗15min～30min，然后将清洗后的圆柱坯料置于温度为80℃～120℃的烘箱中烘干，最后将烘干后的圆柱坯料置于温度为850℃～950℃的真空炉中进行成分均匀化热处理，处理时间为5h～48h，得到合金坯料；

三、包套：使用包套材料将合金坯料外表面进行包套，得到包套后的合金坯料；

四、预热：将包套后的合金坯料置于温度为950℃～1100℃的电阻炉中，预热1h～6h，得到预热后的合金坯料；

五、热挤压：将预热后的合金坯料放入挤压模具中进行热挤压，挤压比为(4～16):1，挤压速率为4mm/s～15mm/s，挤压温度为950℃～1100℃，挤压后在空气中自然冷却，得到挤压后的镍锰镓合金；

六、去除包套并清洗：将挤压后的镍锰镓合金浸渍于质量百分数为5％～20％硝酸中，直至外表面包套材料完全除去，然后将去除包套材料的镍锰镓合金置于丙酮中，并在超声波作用下清洗15min～30min，然后将清洗后的镍锰镓合金置于温度为80℃～120℃的烘箱中烘干，得到具有超塑性的镍锰镓合金。

本发明的有益效果是：本发明针对镍锰镓合金成形困难、变形抗力大的问题，提出通过熔炼合金，热处理以及热挤压等步骤制备出具有超塑性镍锰镓合金的方法，本发明制备出的具有超塑性的镍锰镓合金在800℃～950℃，应变速率0.0003/s～0.1/s范围均具有超塑性。表明在室温条件下难以成形的镍锰镓合金，在高温时可以在较高应变速率下进行成形，由于成形时的应变速率高，可以提高成形效率，减少成形成本，使利用镍锰镓合金在高温条件下制备复杂形状的部件成为可能，在镍锰镓合金板、棒、丝、管等形态型材制备中具有良好的应用前景。

附图说明

图1为实施制备的具有超塑性的镍锰镓合金，在800℃时不同应变速率条件下，高温拉伸后的宏观照片；1为测试前样品，2为应变速率0.0003/s拉伸后样品，3为应变速率0.001/s拉伸后样品，4为应变速率0.003/s拉伸后样品，5为应变速率0.01/s拉伸后样品；

图2是实施制备的具有超塑性的镍锰镓合金，在800℃时不同应变速率条件下，高温拉伸真应力-真应变曲线；1为应变速率0.0003/s拉伸曲线，2为应变速率0.001/s拉伸曲线，3为应变速率0.003/s拉伸曲线，4为应变速率0.01/s拉伸曲线。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式所述的一种具有超塑性的镍锰镓合金的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：