[发明专利]一种具有弹热性能的NiTi合金微米纤维的制备方法

摘要

一种具有弹热性能的NiTi合金微米纤维的制备方法，它涉及一种NiTi合金纤维的制备方法。本发明是要解决现有NiTi合金发生B19’相变，比表面积小、散热面积小的技术问题。本发明：一、腐蚀合金；二、冷拉拔；三、脉冲焦耳退火处理；四、逐级拉拔；五、热处理。本发明针对NiTi合金滞后大、应力平台高、块体材料散热慢等问题，提出通过冷拉拔法和焦耳退火交替进行的方式，通过控制拉拔速度，道次变形量，中间退火温度，功率，再经过适当的热处理和超弹性训练，获得在合适温度和应力区间内只发生R相变的弹热性能良好的NiTi合金纤维，解决了NiTi合金散热、循环稳定性差、滞后大等限制其应用在弹热制冷领域上的问题。

主权项

1.一种具有弹热性能的NiTi合金微米纤维的制备方法，其特征在于具有弹热性能的NiTi合金微米纤维的制备方法是按以下步骤进行的：一、腐蚀合金：将NiTi合金纤维的一端作为腐蚀端浸入混合酸水溶液中浸泡至腐蚀端能够穿过冷拉拔模具为止，用丙酮冲洗腐蚀端，烘干；所述的NiTi合金纤维的直径为微米级；所述的NiTi合金纤维中Ni的原子百分含量大于50％且小于等于51％；所述的混合酸水溶液是由硝酸、硫酸、盐酸、氢氟酸和水组成，且混合酸水溶液中硝酸的体积分数为20％～40％，硫酸的体积分数为0％～10％，盐酸的体积分数为0％～15％，氢氟酸的体积分数为5％～10％，溶剂为水；二、冷拉拔：在拉拔模具的内表面涂覆硬脂酸钠作为润滑剂，将NiTi合金纤维的腐蚀端穿过拉拔模具，在万能试验机上对NiTi合金纤维进行冷拉拔，控制冷拉拔速度为5m/s～8m/s，冷拉拔结束后去除腐蚀端，完成冷拉拔；三、脉冲焦耳退火处理：重复步骤一和步骤二的操作进行第二道冷拉拔；拉拔两道次之后，使用直流脉冲电源对NiTi合金纤维进行脉冲焦耳退火处理；①、所述的脉冲焦耳退火处理的步骤为：从NiTi合金纤维的一端开始用电源的两极夹持NiTi合金纤维，电源的两极之间夹持的NiTi合金纤维的长度为8cm～25cm，固定两电极，使NiTi合金纤维夹持部分受到200MP～400MPa的轴向拉伸应力，温度为900℃～1000℃，保温0.1s～1s，停止加热，取下电极；②、重复步骤①，对NiTi合金纤维未进行脉冲焦耳退火处理的部分依次进行直流电脉冲焦耳退火，至NiTi合金纤维全部完成直流电脉冲焦耳退火；四、逐级拉拔：重复步骤一至步骤三进行逐级拉拔至得到目标直径尺寸的NiTi合金纤维，冷拉拔过程中每道次变形量为10％～20％；五、热处理：将完成逐级拉拔的NiTi合金纤维置于温度为300℃～550℃的电阻加热炉中退火30min～180min，取出NiTi合金纤维，空冷，退火，获得晶粒尺寸在纳米级的具有弹热性能的NiTi合金纤维；热处理也可以采用如下步骤进行：将完成逐级拉拔的NiTi合金纤维放在石英管内，将石英管抽真空至真空度大于10^‑3Pa，充入0.3MPa～1MPa的氩气，将石英管密封，放入温度为700℃～1000℃的电阻炉中，在温度为700℃～1000℃的条件下固溶0.5h～5h，取出石英管淬入水中，然后放入温度为300℃～550℃的电阻炉中，在温度为300℃～550℃的条件下保温5min～72h，取出空冷，获得晶粒尺寸在微米级的具有弹热性能的NiTi合金纤维。