用于生产新型基于多组分的形状记忆合金的球形粉末的方法以及由该方法制备的合金技术

本发明专利技术提供了用于生产新型基于多组分的形状记忆合金的粉末的方法。通过将至少4至6种元素组合来制备记忆形状合金，所述元素选自IUPAC 4族过渡金属(Ti)与IUPAC 10族过渡金属(Ni和Pt)的组合以构成基本三元合金，并进一步添加1至3种其它过渡金属，制成最多4至6种组分的最终合金。的最终合金。的最终合金。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产新型基于多组分的形状记忆合金的球形粉末的方法以及由该方法制备的合金


[0001]本专利技术提供了用于生产新型基于多组分的形状记忆合金的球形粉末的方法和新型多组分合金。

技术介绍

[0002]人们对开发可用于高温应用的智能材料的需求越来越大。目前，有在100℃及以下使用的商业可得的TiNi。已经探索了在高达500℃的温度下将Pd和Pt三元添加到TiNi。已经探索了高熵合金以及具有不同合金的合金，这些合金可以在高达500℃下使用。此外，最近的研究表明，TiNiPd系统是通过四元和五元添加Hf和Zr开发的，目标是在约800℃下应用。一些已经开发到800℃的五元合金也可以被认为是高熵合金(HEA)。迄今为止研究的不含钯的其它HEA显示，转变温度仅达700℃。然而，仍需要开发800℃及以上范围的超高温形状记忆合金。这些是航空致动器应用中特别需要的。迄今为止，已经对TaRu、NbRu、TiPt二元合金和TiPt三元合金进行了研究，它们在磁滞、蠕变、微观结构稳定性以及蠕变和氧化方面表现出非常小的差异。
[0003]专利技术人注意到由Demircan Canadinc、William Trehern、Ji Ma a、Ibrahim Karaman、Fanping Sun、Zaffir Chaudhry发表的Ultra
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high temperature multi
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component shape memory alloys(超高温多组分形状记忆合金),Scripta Materialia(材料快报)158(2019)83
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87，该文描述了一种制备基于超高温形状记忆合金的工艺，该合金使用四元、五元等原子和近等原子型的TiNi，并添加Hf、Zr、Pd，能够实现800℃以下的转变。尽管他们公开了Pd、Zr和Hf的使用，但他们通过熔炼来制备合金，并且产品不是球形粉末的形式，而是铸锭或电极的形式。
[0004]除了对材料本身的需求之外，作为未来的制造技术，增材制造的需求也在不断增长。增材制造与诸如金属注射成型和热压的工艺一起使用球形粉末作为原料来制造产品。以球形粉末的形式产生任何新合金的能力为使用上述技术制造它们创造了机会。

技术实现思路

[0005]根据本专利技术的第一方面，提供了用于生产新型基于多组分的形状记忆合金的球形粉末的方法，所述合金通过将至少4至6种元素组合来制备，所述元素选自IUPAC 4族过渡金属与IUPAC 10族过渡金属的组合以构成基本三元合金，并进一步添加1至3种其它过渡金属，制成最多4至6种组分的最终合金。
[0006]根据所述方法，其中组合至少包括Ti、Ni和Pt。
[0007]根据所述方法，其中基本三元合金组分的组成可以在10at.％至35at.％之间变化，3种其它过渡合金化金属的组成可以在5at.％至25at.％之间变化。
[0008]可以使用从以下方法中选择的一种或多种方法来制备球形粉末：
[0009]a.机械合金化(MA)，随后进行球化；
[0010]b.压制和烧结(P&S)，随后进行真空感应熔炼(VIM)；
[0011]c.放电等离子烧结(SPS)，随后进行真空感应熔炼(VIM)；
[0012]d.松散烧结，随后进行电极感应熔炼气雾化(EIGA)；
[0013]e.等离子旋转电极法(PREP)；和
[0014]f.离心雾化。
[0015]根据所述方法，其中原料为粉末或海绵形式。
[0016]根据所述方法，其中所生产的粉末的形状可以是球形的。
[0017]根据所述方法，其中球形粉末可以表现出在800℃至1500℃的温度范围内的马氏体相变。
[0018]根据所述方法，其中由此生产的合金在循环时表现出超弹性、功输出能力以及高温机械性能和热稳定性。
[0019]合金可以通过球化或雾化进行处理。
[0020]粉末可用于增材制造(AM)、金属注射成型(MIM)、热压(HP)等。
[0021]因此，根据本专利技术，提供了通过开发四元、五元(包括高熵合金)和六元多组分合金来生产基于TiNiPt三元体系的多组分超高温形状记忆合金的球形粉末的方法。
[0022]具体地，提供了用于生产具有马氏体相变的多组分合金的球形粉末的方法，该方法包括将由IUPAC 4族(Ti)和IUPAC 10族(Ni和Pt)中的过渡金属制成的三元基本合金与1至3种来自任何过渡金属的其它元素合金化。
[0023]所得合金可以是单相或多相合金，具有800℃至1500℃的温度范围的马氏体相变。该合金在循环时表现出超弹性、形状记忆性能和功输出能力以及高温机械性能和热稳定性。
[0024]所生产的合金可以表现出在600℃至1500℃下的马氏体相变，在10℃至50℃范围的小磁滞，高达6J/cm3的功输出能力并且是热稳定的。
[0025]根据本专利技术的另一方面，提供了基于多组分的形状记忆合金的球形粉末，所述合金具有至少4至6种元素，所述元素选自IUPAC 4族过渡金属(Ti)和IUPAC 10族过渡金属(Ni和Pt)的组合以构成基本三元合金，并进一步添加1至3种其它过渡金属，制成具有最多4至6个组分的最终合金。
[0026]所述记忆合金的基本三元合金组分的组成可以在10at.％至35at.％之间变化，3种其它过渡合金化金属的组成可以在5at.％至25at.％之间变化。
[0027]所述记忆合金可以表现出在800℃至1500℃的温度范围内的马氏体相变。
[0028]所述记忆合金在循环时具有超弹性、功输出能力以及高温机械性能和热稳定性。
[0029]所述记忆合金可以通过球化或雾化进行处理。
[0030]所述记忆合金的球形粉末可用于增材制造(AM)、金属注射成型(MIM)、热压(HP)等。
[0031]因此，本专利技术扩展到基于TiNiPt三元体系的多组分超高温形状记忆合金的球形粉末，其包括四元、五元(包括高熵合金)和六元多组分合金中的一种或多种。
[0032]具有马氏体相变的多组分合金的球形粉末可以包括来自IUPAC 4族(Ti)和IUPAC 10族(Ni和Pt)中的过渡金属的三元基本合金，所述三元基本合金与来自任何过渡金属的1至3种其它元素合金化，所述合金可以是具有从800℃到1500℃的温度范围的马氏体相变的
单相或多相合金。
[0033]所生产的记忆合金可以具有在600℃至1500℃下的马氏体相变，在10℃至50℃之间的小磁滞范围，高达6J/cm3的功输出能力并且是热稳定的。本专利技术以实施例方式的详细描述
[0034]图1示出了用于处理起始材料10、12和/或14以生产新型多组分形状记忆合金30的球形粉末的方法的新型多组分球形粉末生产工艺流程图。
[0035]该方法将至少4至6种元素组合，所述元素选自IUPAC 4族过渡金属如钛10与IUPAC 10族过渡金属12的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于生产新型基于多组分的形状记忆合金粉末的方法，所述合金通过将至少4至6种元素组合来制备，所述元素选自：IUPAC 4族过渡金属(Ti)与IUPAC 10族过渡金属(Ni和Pt)的组合以构成基本三元合金，并进一步添加1至3种其它过渡金属，制成最多4至6种组分的最终合金。2.根据权利要求1所述的方法，其中组合至少包括Ti、Ni和Pt。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中基本三元合金组分的组成在10at.％至35at.％之间变化，3种其它过渡合金化金属的组成在5at.％至25at.％之间变化。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括选自以下的一种或多种方法：a.机械合金化(MA)，随后进行球化；b.压制和烧结(P&S)，随后进行真空感应熔炼(VIM)；c.放电等离子烧结(SPS)，随后进行真空感应熔炼(VIM)；d.松散烧结，随后进行电极感应熔炼气雾化(EIGA)；和e.等离子旋转电极法(PREP)。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述原料为粉末或海绵形式。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所生产的粉末的形状可以是球形的。7.根据权利要求6所述的方法，其中球形粉末在800℃至1500℃的温度范围内经历马氏体相变。8.根据权利要求7所述的方法，其中所生产的合金具有在600℃至1500℃下的马氏体相变，具有在10℃至50℃范围内的小磁滞，具有高达...

【专利技术属性】
技术研发人员：西莱瑟尔韦，
申请(专利权)人：科学与工业研究理事会，
类型：发明
国别省市：