一种钛镍形状记忆合金力学训练方法技术

本发明专利技术涉及形状记忆合金，具体为一种钛镍形状记忆合金力学训练方法。本发明专利技术以应力控制或应变控制方式，室温下采用对称拉压加载达到循环饱和应力次数，从而获得马氏体相变温度稳定的钛镍形状记忆合金。本发明专利技术使形状记忆合金获得稳定的马氏体相变温度，大大缩短了训练时间，节约能源，降低训练成本，对材料无损伤，适合工业应用。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及形状记忆合金，具体为。
技术介绍
形状记忆效应是指合金材料通过马氏体相变，在低温(马氏体)变形，经加热达到高温(母相)，合金材料恢复到变形前的原始形状。在众多的形状记忆合金系中，TiNi合金以其良好的记忆效应，力学性能和耐磨耐腐蚀性，得到广泛的研究和应用，是当前最成功最重要的一种记忆合金。利用形状记忆合金受热发生相变，能够记忆并恢复原始形状的特点，人们希望制成集感知与驱动为一体的智能元件，它有体积小，成本低，结构简单，可替代复杂机电系统，可在复杂环境下应用等优点；然而，形状记忆合金发生相变的温度是不稳定的，这就严重影响了记忆合金产品应用的可靠性，制约了记忆合金的商品化应用，因此，解决相变温度稳定性的问题，已成为制约记忆合金产品普及应用的瓶颈问题。目前世界上主要采用热机械训练的方法，获得记忆合金稳定的相变温度，该方法将记忆合金丝材，拉伸到一定变形量，在此状态下反复加热、冷却，即反复发生相变，这种方法的主要不足在于，合金材料必须经过反复加热、冷却，训练过程周期长，成本高，大变形量时将对材料构成损伤，不适合工业生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种训练周期短、对材料无损伤、可以使马氏体相变温度稳定的钛镍形状记忆合金力学训练方法。本专利技术的技术方案是 将Ti-Ni合金(其中Ni原子百分含量为49～51at％，Ti余量)，采用应变控制的方式反复拉压对称施载，具体步骤如下1.将Ti-Ni合金采用真空感应熔炼成合金铸锭，经扩散退火热锻或热轧成型，再经固溶和时效处理，空冷至室温，得到马氏体相，测定屈服强度值；2.室温下采用对称拉压加载，以塑性应变幅为Δεp＝10-4～5×10-3的应变控制，载荷比λ＝-1，波形为三角波，频率为0.1～10Hz，反复施载次数即材料循环饱和应力次数，为3000～5000次，从而获得马氏体相变温度稳定的钛镍形状记忆合金。步骤1中所述扩散退火，温度为900±20℃，保温时间为3～10h/25mm；所述固溶处理，温度为750±10℃，时间为30min～1h；所述时效处理，温度为400±10℃，时间为30min～3h；步骤2中所述对称拉压加载还可以用载荷为屈服强度1±5％倍的应力控制。本专利技术的优点如下1.本专利技术通过反复施载，获得相变温度稳定的形状记忆合金，克服了传统的热机械训练方法需要加热冷却的局限，大大缩短了训练时间，节约能源，降低训练成本。2.本专利技术可选用钛镍形状记忆合金棒材或板材，材料不需要大变形量，从而不对材料造成损伤，并且适合工业应用。附图说明图1是本专利技术实施例1固溶、时效处理后材料的相对电阻-温度曲线。图2是本专利技术实施例1循环后材料的相对电阻-温度曲线。图3是本专利技术实施例1循环后材料的温度-循环曲线。图4是比较例与实施例1对比的温度-循环曲线。具体实施例方式下面通过实施例和附图进一步详述本专利技术。实施例1以Ti-49.6Ni形状记忆合金为例，该材料经真空感应熔炼成Ti-49.6at％Ni合金铸锭，锭重10kg；在900℃扩散(均匀化)退火3h后，热轧成直径为11mm的棒材，经过750℃固溶处理30min，400℃时效处理1h，空冷至室温，该材料室温为马氏体相，其室温拉伸屈服强度为187MPa，如图1所示为固溶、时效处理后材料的相对电阻-温度曲线，从图中可见连续两次测得的马氏体相变温度是不稳定的；采用塑性应变幅控制，室温对称拉压加载，塑性应变幅Δεp＝5×104，载荷比λ＝-1，波形为三角波，频率为0.5Hz，该塑性应变值对应于材料的屈服强度187MPa。如图2所示是实施例1循环后材料的相对电阻-温度曲线，从图中可见，连续两次测得的马氏体相变温度吻合得相当好的；图3是实施例1循环后材料的温度-循环曲线，从图中可见，本实施例循环饱和应力次数为3000次，饱和后不同循环次数的马氏体相变温度表现得相当稳定，即可获得稳定的马氏体相变温度。本专利技术并不限于以上实施例，本专利技术还可以用载荷为屈服强度1±5％倍的应力控制，在不脱离本专利技术精神和范围的条件下，可对本专利技术作出各种变化和改进。比较例与实施例1不同之处在于以应力控制施载，按应力幅为σ＝100MPa(此时应力幅仅略高于屈服强度值的一半)循环，其他条件不变，由图4可见，与实施例1曲线相比，其马氏体相变温度呈波动状态。权利要求1.，Ti-Ni合金中Ni原子百分含量为49～51at％，Ti余量，其特征在于以应变控制方式反复拉压对称施载，具体步骤如下1)将Ti-Ni合金采用真空感应熔炼成合金铸锭，经扩散退火，热锻或热轧成型，再经固溶和时效处理，空冷至室温，得到马氏体相，测定其屈服强度值；2)室温下采用对称拉压加载，以塑性应变幅为Δεp＝10-4～5×10-3的应变控制，载荷比λ＝-1，波形为三角波，频率为0.1～10Hz，反复施载次数即材料循环饱和应力次数，为3000～5000次，从而获得马氏体相变温度稳定的钛镍形状记忆合金。2.根据权利要求1所述钛镍形状记忆合金力学训练方法，其特征在于步骤2)中所述对称拉压加载以载荷为屈服强度1±5％倍的应力控制。3.根据权利要求1或2所述钛镍形状记忆合金力学训练方法，其特征在于步骤1)中所述扩散退火，温度为900±20℃，保温时间为3～10h/25mm。4.根据权利要求1或2所述钛镍形状记忆合金力学训练方法，其特征在于步骤1)中所述固溶处理，温度为750±10℃，时间为30min～1h。5.根据权利要求1或2所述钛镍形状记忆合金力学训练方法，其特征在于步骤1)中所述时效处理，温度为400±10℃，时间为30min～3h。全文摘要本专利技术涉及形状记忆合金，具体为。本专利技术以应力控制或应变控制方式，室温下采用对称拉压加载达到循环饱和应力次数，从而获得马氏体相变温度稳定的钛镍形状记忆合金。本专利技术使形状记忆合金获得稳定的马氏体相变温度，大大缩短了训练时间，节约能源，降低训练成本，对材料无损伤，适合工业应用。文档编号C22C19/00GK1403611SQ01128129公开日2003年3月19日 申请日期2001年9月5日 优先权日2001年9月5日专利技术者胡强, 金伟, 曹名洲, 李守新 申请人:中国科学院金属研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛镍形状记忆合金力学训练方法，Ｔｉ－Ｎｉ合金中Ｎｉ原子百分含量为４９～５１ａｔ％，Ｔｉ余量，其特征在于：以应变控制方式反复拉压对称施载，具体步骤如下：１）将Ｔｉ－Ｎｉ合金采用真空感应熔炼成合金铸锭，经扩散退火，热锻或热轧成型，再经固 溶和时效处理，空冷至室温，得到马氏体相，测定其屈服强度值；２）室温下采用对称拉压加载，以塑性应变幅为Δε↓［ｐ］＝１０↑［－４］～５×１０↑［－３］的应变控制，载荷比λ＝－１，波形为三角波，频率为０．１～１０Ｈｚ，反复施载次数即材料循环 饱和应力次数，为３０００～５０００次，从而获得马氏体相变温度稳定的钛镍形状记忆合金。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡强，金伟，曹名洲，李守新，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]