[发明专利]一种调控TiNi基记忆合金中R相存在区间的方法

说明书

本发明提供的是一种调控TiNi基记忆合金中R相存在区间的方法。(1)以塑性变形与后续退火处理相结合的工艺获得晶粒尺寸在150～300nm范围内的超细晶TiNi基记忆合金；(2)将所述超细晶TiNi基记忆合金在真空或者惰性气体保护条件下进行长时间时效处理，水冷或空冷，所述长时间时效处理具体包括：时效温度为150～300℃、时效时间为1～100h；(3)利用机械抛光或酸洗去除合金表面氧化层。本发明工艺简单，对设备要求低，所制备的R相TiNi基记忆合金具有相变热滞后小、循环稳定性好、阻尼损耗因子高、响应频率高等优点，可用于制备驱动器、生物医疗器械等。

技术领域

本发明涉及的是一种TiNi基合金的制备方法，具体地说是一种调控TiNi基合金中R相存在区间的方法。

背景技术

TiNi基形状记忆合金具有丰富的马氏体相变现象、优异的形状恢复特性以及生物相容性、阻尼特性等，因此在航空航天、机械电子、生物医疗等领域获得广泛应用。TiNi基合金的优良特性多来自于其母相与马氏体相之间的相变行为。TiNi基合金的马氏体相变产物较多，包括单斜结构的B19′马氏体相、正交结构的B19马氏体相与菱方结构的R相。与其他两种马氏体相变比较，B2母相与R相之间的转变具有很多优点，如热滞后小(不超过5℃)、循环稳定性好、阻尼损耗因子高、响应频率高等。

TiNi基形状记忆合金中获得R相的方法较多，如添加Fe等合金元素、冷加工、时效处理等。但是上述方法获得的R相存在许多问题。首先，R相仅能在较小的温度区间存在，即R相变结束温度与马氏体相变起始温度之间的差值比较小。通常情况下，此温度区间一般小于50℃。如果温度继续降低，R相将转变为更加稳定的B19′马氏体相。其次，R相变通常伴随着多步马氏体相变。上述问题为R相变的利用带来极大的不便，如在驱动器设计方面，多步相变和较小的R相存在区间对驱动器控制提出了更高要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够制备出具有较宽R相存在温度区间的TiNi基记忆合金的调控TiNi基记忆合金中R相存在区间的方法。

本发明的目的是这样实现的：

(1)以塑性变形与后续退火处理相结合的工艺获得晶粒尺寸在150～300nm范围内的超细晶TiNi基记忆合金；

(2)将所述超细晶TiNi基记忆合金在真空或者惰性气体保护条件下进行长时间时效处理，水冷或空冷，所述长时间时效处理具体包括：时效温度为150～300℃、时效时间为1～100h；

(3)利用机械抛光或酸洗去除合金表面氧化层。

本发明还可以包括：

1、所述TiNi基记忆合金包括TiNi、TiNiFe、TiNiV或TiNiCr合金。

2、所述塑性变形工艺为：冷轧、冷拔、高压扭转或等径角挤压；其中冷轧与冷拔的变形量不低于30％。

3、所述后续退火处理工艺为：后续退火温度为400～600℃，保温时间为15～60min。

本发明主要针对TiNi基记忆合金中R相存在温度区间小、驱动器不易控制等问题，提出了一种调控R相存在温度区间的方法。所制备的具有较宽R相存在温度区间的TiNi基记忆合金可用于制造高动作频率的驱动器和生物医疗器械等。

本发明的调控TiNi基记忆合金中R相存在温度区间的方法是利用塑性变形工艺与退火处理来获得超细晶TiNi基合金，然后在温度为150～300℃的条件下进行时效处理，通过控制时效工艺获得独特的微观组织，从而极大地增加TiNi基记忆合金中R相存在温度区间。

本发明涉及的调控R相存在温度区间的方法的主要技术手段如下：