一种钴钒硅镓基高温形状记忆合金制造技术

一种钴钒硅镓基高温形状记忆合金，涉及一种合金。所述钴钒硅镓基高温形状记忆合金按原子百分比的组成为：钴60％～70％，钒10％～20％，硅15％～25％，镓2％～8％，以及钆、镝、钽中的一种，钆、镝、钽的含量为0～1％。制备方法：将所有原料置于电弧熔炼炉中，抽真空后充入氩气，引弧，打开磁搅拌开关，再逐渐加大电流至250～350A，一次熔炼完成后，用机械手将得到的合金锭翻转，如此反复再熔炼4～5次；将制得的合金锭采用电火花切割机加工成所需的形状，置于石英管中，抽真空后充入氩气，而后置于1000～1200℃均质化处理4～24h，冰水淬火，即得钴钒硅镓基高温形状记忆合金。综合性能好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种合金，尤其是涉及具有良好综合性能的一种钴钒硅镓基高温形状记忆合金。
技术介绍
形状记忆合金具有高的响应频率和大的可恢复应变，现今已广泛作为传感器等应用于宇航、医学和智能系统等领域。但是到目前为止，大部分形状记忆合金的马氏体相变温度都在130℃以下，这严重阻碍了其在航空航天、化工、核工业等高温领域的应用。为了满足高温下对形状记忆合金的功能需求，相变温度高于130℃的形状记忆合金即高温形状记忆合金逐渐成为一个重要的研究分支。到目前为止，已有多种高温形状记忆合金的研究报导(J.Ma,I.Karaman,R.D.Noebe,Int.Mater.Rev.55(2010)257；J.M.Jani,M.Leary,A.Subic,M.A.Gibson,Mater.Des.56(2014)1078)。这些高温形状记忆合金的马氏体相变温度范围从130℃到1100℃不等，并且可以通过合金成分进行调节，在实际工业中具有一定的应用价值。然而在这些合金体系中所存在的主要问题是：(1)高温形状记忆合金的工作温度越高，原子越容易扩散，合金组织越容易发生分解，故热循环稳定性较差；(2)对于多数单相马氏体合金来说，延展性不够好，加工困难，(3)极少数合金呈现较好的综合性能，比如Ni-Ti-Pd合金(V.Khachin:Rev.Phys.Appl.,1989,24,733；Y.LoandS.Wu:Scr.Metall.Mater.,1991,27,1097)，但是Pd价格昂贵，限制了它的实际应用。然而，高温形状记忆合金在高新
应用需求的迅速增长，需要研究者们不断寻找综合性能更好(包括更高的相变温度、优异的组织热循环稳定性、良好的力学性能和形状记忆性能、简单的制备工艺和一定的经济性等)的合金体系。专利CN101078082A(专利名称：一种钴镍铁镓形状记忆合金材料)介绍了一种在钴镍镓三元高温形状记忆合金的基础上，添加一定量的铁元素替代镍元素，得到一种由B2母相转变而来的L10马氏体合金，其成分为Co46Ni25-xFexGa29(x＝1～6)。该形状记忆合金引入了面心立方第二相以改善塑性，再通过调节成分，使合金的马氏体相变温度在260～390℃范围内变化，具有一定的实用性。然而，该专利未对合金组织的热循环稳定性进行说明。专利CN101463445A(专利名称：一种NiCoMnSn高温形状记忆合金及其制备方法)介绍了一种成分为Ni43Co7Mn50-xSnx(x＝7～10)的高温形状记忆合金。该高温形状记忆合金采用真空吸铸制备成直径10mm的棒状铸锭，其马氏体相变温度在120～300℃之间，形状回复应变最大为3.8％，组织热循环稳定性好，具有一定的应用价值。然而，该高温形状记忆合金的相变温度有待进一步提高。专利CN101135018A(专利名称：一种镍锰钴镓高温形状记忆合金及其制备方法)介绍了一种高温形状记忆合金，其组成按原子百分比为镍50～57％，锰17～25％，钴1～8％，镓17～25％，熔炼后经过热处理和高温热轧后制得。该高温形状记忆合金的马氏体相变温度在320～420℃，抗拉强度为320～730MPa，断裂延伸率为1～15％，形状回复应变为1～3％。由此可见，该高温形状记忆合金的形状记忆效应有待提高。专利CN101709409A(专利名称：微量钽改性的镍锰钴镓基高温形状记忆合金)介绍了一种高温形状记忆合金，其化学式为(Ni53Mn22Co6Ga19)100-xTax，其中x的原子百分比为0～1％，熔炼后经过热处理和热轧等工艺制得。实验证明经过微量钽改性后，该形状记忆合金具有较高的马氏体相变温度、较好的塑性和形状记忆性能。其马氏体相变温度为304～373℃，抗拉强度为425～483MPa，断裂延伸率为5.5～15％。最大形状回复应变为5％。专利CN101876016A(专利名称：稀土镍锰钴镓基高温形状记忆合金)介绍了一种成分为(Ni53Mn22Co6Ga19)100-xAx，其中A＝Dy、Y、Gd，x＝0～1的高温形状记忆合金。该合金的马氏体相变温度为366～402℃，抗拉强度为426～539MPa，断裂延伸率为5.5～13％，最大形状回复应变为4.5％。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种钴钒硅镓基高温形状记忆合金。本专利技术所述钴钒硅镓基高温形状记忆合金按原子百分比的组成为：钴60％～70％，钒10％～20％，硅15％～25％，镓2％～8％，以及钆、镝、钽中的一种，钆、镝、钽的含量为0～1％。所述钴钒硅镓基高温形状记忆合金的制备方法，包括以下步骤：(1)将所有原料置于电弧熔炼炉中，抽真空后充入氩气，引弧，打开磁搅拌开关，再逐渐加大电流至250～350A，一次熔炼完成后，用机械手将得到的合金锭翻转，如此反复再熔炼4～5次；(2)将步骤(1)中制得的合金锭采用电火花切割机加工成所需的形状，置于石英管中，抽真空后充入氩气，而后置于1000～1200℃均质化处理4～24h，冰水淬火，即得钴钒硅镓基高温形状记忆合金。合金中能够发生从L21结构到D022结构的马氏体转变。马氏体相变温度为600～640℃，抗压强度为2350～2600MPa，形状回复应变为3.5～4.2％，并且由室温到800℃热循环10次以后，其马氏体相变和组织保持稳定。针对目前在高温形状记忆合金领域的专利，其马氏体相变温度大都在420℃以下，力学性能还具有进一步提升的空间。研究发现，Co63.5V17.0Si19.5合金中具有由L21结构到D022结构的马氏体相变，其相变温度高达700℃左右。同时抗压强度和应变分别达到2300MPa及18％，最大的形状回复应变为3.1％(H.X.Jiang,X.Xu,T.Omori,M.Nagasako,J.J.Ruan,S.Y.Yang,C.P.Wang,X.J.Liu,R.Kainuma,Mater.Sci.Eng.A676(2016)191)。然而，该合金在高温下发生马氏体逆相变时，很容易分解为其他相，同时在加热循环过程中，具有很明显的时效效应，组织热循环稳定性很差，难以应用到实际的工业领域中。因此，本专利技术通过合金的成分组元控制，提供了一种综合性能良好的高温形状记忆合金。一直以来，高温下马氏体的不稳定性以及在变温过程中的时效分解，很难得到既具有高相变温度又具有高热循环稳定性的高温形状记忆合金。同时在已有的形状记忆合金中，单相马氏体通常显示很强的脆性，尽管通过引入面心立方相可以改善合金的塑性，但同时又降低了形状记忆性能。因此，开发新的高相变温度、高组织热循环稳定性、良好的力学性能和形状记忆效应兼备的高温形状记忆合金是非常重要的。与现有合金相比，本专利技术具有以下特点：1.该合金体系有别于目前所有的高温形状记忆合金体系；本专利技术提供的是一种全新的钴钒硅镓基高温形状记忆合金体系，主要元素钴占原子百分比的60～70％，钒占10～20％，硅占15～25％，镓占2～8％。从体系上和成分上来看，均有别于目前已有的镍锰基、钴镍基等高温形状记忆合金体系。2.本专利技术的形状记忆合金具有高的马氏体相变温度；马氏体相变温度决定了形状记忆合金的使用温度。本专利技术中的高温形状记忆合金的马氏体相变温度达到600～640℃，适用于航空航天、化工、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钴钒硅镓基高温形状记忆合金，其特征在于按原子百分比的组成为：钴60％～70％，钒10％～20％，硅15％～25％，镓2％～8％，以及钆、镝、钽中的一种，钆、镝、钽的含量为0～1％。

【技术特征摘要】
1.一种钴钒硅镓基高温形状记忆合金，其特征在于按原子百分比的组成为：钴60％～70％，钒10％...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兴军，蒋恒星，王翠萍，杨水源，黄路生，张锦彬，黄艺雄，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35