[发明专利]一种钛基形状记忆合金作为室温扩孔和保存管接头的应用

说明书

本发明涉及一种钛基形状记忆合金作为室温扩孔和保存管接头的应用，将其熔炼、锻造成棒材再运用机械加工方法制成所需的结构及形状。本发明制成的管接头在室温马氏体相状态下扩孔后，加热到200℃以上发生逆马氏体转变，变为母相，产生4％左右的形状记忆效应恢复，从而将被连接管件束缚牢固。由于合金在降温到‑100℃过程中不发生可逆马氏体相变，仍保持为母相结构，所以保证管接头在低温下(‑60℃)仍具有很高的连接强度。本发明的管接头在扩孔和保存的过程中不需要液氮环境，密度比NiTiFe和NiTiNb的管接头低，有利于连接系统的减重，并且降低了成本，提高了使用便利性。

技术领域

本发明涉及一种钛基形状记忆合金作为室温扩孔和保存管接头的应用，用在航天、航空、制冷和能源等领域中与各管件实现连接用的新型管接头。

背景技术

目前，在航天、航空、制冷和能源等领域使用的形状记忆合金管接头均为Ni-Ti-Fe(如CN1614056A)或Ni-Ti-Nb(如CN105132749A)合金制造。为了保证这些合金制造的管接头在低温下(一般为-55℃)的使用稳定性，Ni-Ti-Fe和Ni-Ti-Nb合金的相变温度一般为-150～-60℃；Ni-Ti-Fe和Ni-Ti-Nb合金管接头在使用前都必须在低温扩孔，其典型扩孔温度分别为-196℃(液氮温度)和-65℃(液氮+乙醇温度)，而且扩孔后的Ni-Ti-Fe合金管接头需要在液氮中保存，在装配时对管接头加热升温使其产生形状记忆恢复，从而将被连接管件束缚牢固。在使用和保存过程中，这两类管接头都需要液氮环境，不但增加了成本，而且严重限制了其使用范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种高相变点Ti-Zr-Nb-Fe(如CN102690976A)形状记忆合金管接头，可以在室温环境下进行扩孔，并且可以在室温环境下长期保存；使用时加热到200℃，使管接头产生形状记忆恢复，从而将被连接管件束缚牢固。该管接头具有较大的紧箍力，且密度比NiTiFe和NiTiNb的管接头低，有利于连接系统的减重。

本发明采用的是一种高相变点Ti-Zr-Nb-Fe形状记忆合金，经测试，该合金制成的管接头在室温马氏体相状态下扩孔后，加热到200℃以上发生逆马氏体转变，变为母相，产生4％左右的形状记忆效应恢复，从而将被连接管件束缚牢固。由于合金在降温到-100℃过程中不发生可逆马氏体相变，如图1所示，仍保持为母相结构，所以保证管接头在低温下(-60℃)仍具有很高的连接强度。本发明的管接头在扩孔和保存的过程中不需要液氮环境，与NiTiFe和NiTiNb的管接头相比，降低了成本，提高了使用便利性。

马氏体相的屈服强度(R_p0.2)为248MPa，母相的屈服强度(R_p0.2)为500MPa，母相和马氏体相相比，屈服强度提高了近两倍，并且具有良好的抗拉强度(R_m＝720MPa)和延伸率(A_35mm＝35.5％)，保证了管接头的力学性能，如图2所示。

所述的高相变点Ti-Zr-Nb-Fe形状记忆合金，必须确保成分的稳定性。

本发明的Ti-Zr-Nb-Fe形状记忆合金可采用机械加工方法制成用于连接管件的管接头。

所述的高相变点Ti-Zr-Nb-Fe形状记忆合金管接头，其管接头的平整段两端设有收缩段，平整段内设有筋；或者，平整段内可以为光滑平面。

所述的高相变点Ti-Zr-Nb-Fe形状记忆合金管接头，其结构可以使管道形状更稳定，管接头内设有筋。

所述的高相变点Ti-Zr-Nb-Fe形状记忆合金管接头，可在室温环境进行扩孔和各管件连接。

所述的高相变点Ti-Zr-Nb-Fe形状记忆合金管接头，可用于在航天、航空、制冷和能源等领域的各管件的连接。