[发明专利]一种高性能形状记忆合金及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及形状记忆合金材料领域，具体涉及一种高性能形状记忆合金及其制备方法和应用。

背景技术

形状记忆合金因其具有较高的可恢复性形变，已在生产生活中得到广泛应用。中国发明专利CN102864339A提出了一种弹性合金材料，所述合金材料的各组成按原子百分含量为镍45-55at％，铁0-10at％，钛10-15at％，钴10-15at％，15-20at％。本技术方案的合金材料不仅具有窄滞后超弹性能又能够保持形状记忆效应的合金材料。其制备方法包括以下步骤：1)、选取纯度≥99.9％的镍，纯度≥99.99％钴，纯度≥99.9％的铁，纯度≥99.9％的钛，纯度≥99.99％的镓；将上述材料按照原子百分含量配料，然后放入熔炼炉中并抽真空至2.0×10^-4Pa，再充入氩气，反复熔炼后用模具冷却吸铸得到合金毛坯；2)、将1)中得到的合金毛坯密封，抽真空至5.0×10^-5Pa，在1000℃下保温72小时，然后冷却至室温得到超弹性合金材料。

中国发明专利CN102851548A提出了一种超弹性合金，其所述合金材料的各组成按原子百分含量为镍45-55at％，铁0-10at％，钛25-35at％，钴10-15at％。2.权利要求1所述超弹性合金，其所述合金材料的各组成按原子百分含量为镍50at％，铁5at％，钛35at％，钴10at％。

中国发明专利CN101876016A提出了一种稀土镍锰钴镓基高温形状记忆合金，提供一种具有高马氏体相变温度、较好塑性和形状记忆性能的稀土镍锰钴镓基高温形状记忆合金及其制备方法。化学式为(Ni53Mn22Co6Ga19)100-xAx，其中A＝Dy、Y、Gd，x的原子百分比为0～1。将镍、锰、钴、镓和稀土原料放入炉内，抽真空，充入氩气，熔炼，得稀土镍锰钴镓基高温形状记忆合金锭材；将稀土镍锰钴镓基高温形状记忆合金锭材热处理，随炉冷却；将经过热处理的稀土镍锰钴镓基高温形状记忆合金锭材热轧成片状合金材料；将得到的片状合金材料切成试样，热处理后，冰水淬火，即得到稀土镍锰钴镓基高温形状记忆合金。

发明内容

发明目的：为了提高形状记忆合金的循环寿命，本发明所要解决的技术问题是提供了一种高性能形状记忆合金。

本发明还要解决的技术问题是提供了一种高性能形状记忆合金的制备方法。

本发明还要解决的技术问题是提供了一种高性能形状记忆合金的应用。

常规的合金材料变形几千次就会断裂，而本发明采用磁控溅射的方法，制备含有独特成分与显微结构的合金薄膜材料，能够将该合金的循环次数提高到几千万次以上。该合金薄膜的厚度为2-50微米，其显微结构中包含Ti₂Cu与Ti₂Ni相，它们为纳米晶，尺寸小于500纳米。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种高性能形状记忆合金，该合金由钛、镍、铜、铌元素构成。

作为优选，按原子百分比包括如下组分：钛原子百分比含量为45-50％、镍的原子百分比含量为30-34％、铜的原子百分比含量为10-14％、余量为铌。

作为优选，上述高性能形状记忆合金的厚度为2-50微米。

作为优选，上述高性能形状记忆合金的显微结构中包含Ti₂Cu与Ti₂Ni相。

作为优选，上述高性能形状记忆合金中的Ti₂Cu与Ti₂Ni相的尺寸小于500纳米。

上述的高性能形状记忆合金的制备方法，包括以下步骤：

1)按照上述的合金材料制备靶材；

2)采用磁控溅射制备薄膜状的形状记忆合金，抽真空至10^-3Pa以上，充入氩气，然后再抽真空至10^-3Pa，调整工作电压为500V，溅射占空比60-70％，开始进行溅射沉积，控制厚度为2-50微米得到薄膜状的形状记忆合金；

3)对步骤2)得到的薄膜状的形状记忆合金进行退火热处理得到高性能形状记忆合金。

作为优选，上述退火热处理温度为650-720摄氏度。

上述的高性能形状记忆合金在工业控制、医疗器械等方面的应用。