一种具有高塑性和良好形状记忆效应的高温形状记忆合金及其制备方法技术

一种具有高塑性和良好形状记忆效应的高温形状记忆合金及其制备方法，本发明专利技术涉及高温形状记忆合金及其制备方法。本发明专利技术要解决现有的高温记忆合金加工性能不足、成本昂贵的问题。高温形状记忆合金的名义化学成分为Ti70‑xTa15Zr15Fex(at％)；方法：一、称取；二、制备一次熔炼合金铸锭；三、制备Ti‑Ta‑Zr‑Fe合金铸锭；四、匀质化处理Ti‑Ta‑Zr‑Fe合金铸锭；五、制备Ti‑Ta‑Zr‑Fe合金薄板；六、退火处理。本发明专利技术用于具有高塑性和良好形状记忆效应的高温形状记忆合金及其制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种具有高塑性和良好形状记忆效应的高温形状记忆合金及其制备方法
本专利技术涉及高温形状记忆合金及其制备方法。
技术介绍
高温形状记忆合金的马氏体相变温度高于100℃，可广泛应用于航空航天、火灾预警等高温环境下使用的驱动器和传感器。急需开发出一类相变温度高、加工性能良好、热稳定性好、形状记忆性能优良的高温记忆合金。目前常见的几种高温记忆合金有TiNi-X(X＝Pt，Pd，Hf，Zr)、Ni-Mn-Ga、Cu-Al基合金以及β-Ti基合金，其中TiNi-X(X＝Pt,Pd,Hf)合金中，Pt和Pd等贵金属不仅价格昂贵且难以加工成型。Cu基和Ni基记忆合金价格低廉但塑性较低，冷热加工性能差。Ni-Mn-Ga形状记忆合金虽然具有优异的形状记忆效应但是其加工性能太差。因此目前高温记忆合金的应用受到了一定程度的限制，提高高温记忆合金的加工性能并保持较好的形状记忆效应是目前研究的重点和发展趋势，与其它几种常见的高温形状记忆合金相比，β-Ti合金具有良好的可加工性能，其中Ti-Ta基高温记忆合金热稳定最佳，具有极大的使用价值，目前Ti-Ta基高温记忆合金可达到的最大延伸率为22％
技术实现思路
本专利技术要解决现有的高温记忆合金加工性能不足、成本昂贵的问题，而提供一种具有高塑性和良好形状记忆效应的高温形状记忆合金及其制备方法。一种具有高塑性和良好形状记忆效应的高温形状记忆合金的名义化学成分为Ti70-xTa15Zr15Fex(at％)，0.8<x<1.5。一种具有高塑性和良好形状记忆效应的高温形状记忆合金的制备方法是按以下步骤完成的：一、称取：按名义化学成分为Ti70-xTa15Zr15Fex(at％)称取Ti、Ta、Zr及Fe作为原料，所述的Ti70-xTa15Zr15Fex(at％)中0.8<x<1.5；二、制备一次熔炼合金铸锭：将称取的Ti、Ta、Zr及Fe置于非自耗真空电弧熔炼炉中，抽真空至5×10-3Pa～8×10-3Pa，通入氩气清洗，再抽真空至5×10-4Pa～8×10-4Pa，以氩气作为保护气，然后在磁搅拌的条件下，进行翻转熔炼6次～10次，得到一次熔炼合金铸锭；三、制备Ti-Ta-Zr-Fe合金铸锭：将一次熔炼合金铸锭用线切割切成尺寸小于2cm×2cm×1cm的块状，将切割后的合金置于非自耗真空熔炼炉中，按步骤二重复熔炼2次～3次，得到Ti-Ta-Zr-Fe合金铸锭；四、匀质化处理Ti-Ta-Zr-Fe合金铸锭：将Ti-Ta-Zr-Fe合金铸锭用丙酮清洗，然后封入真空度小于10-3Pa的石英管中，在温度为750℃～950℃的条件下，保温24h～48h，最后淬入冰水中，得到匀质化处理后的铸锭；五、制备Ti-Ta-Zr-Fe合金薄板：将匀质化处理后的铸锭先进行热轧处理，热轧保温温度为700℃～900℃，保温时间为1h～3h，每次下压量控制为1.5％～2.5％，经多次热轧直至轧制比为40％～50％，然后进行冷轧处理，经多次冷轧直至轧制比为70％～90％，得到厚度为2mm～3mm的Ti-Ta-Zr-Fe合金薄板；六、退火处理：将厚度为2mm～3mm的Ti-Ta-Zr-Fe合金薄板经机械抛光去除表面氧化皮，再经丙酮清洗，然后封入真空度小于10-3Pa的石英管中，在温度为500℃～850℃的条件下，保温0.5h～2h，最后淬入冰水，得到具有高塑性和良好形状记忆效应的高温形状记忆合金。本专利技术的有益效果是：本专利技术的Ti-Ta-Zr-Fe高温形状记忆合金具有高塑性和良好的形状记忆效应，Ti-15Ta-15Zr合金具有良好的记忆效应和热稳定性，为进一步提高合金的可加工性能，在合金中添加Fe元素及相应制备工艺的调整，可使拉伸延伸率由Ti-15Ta-15Zr的15％提高到32％，完全可恢复应变为4％，由此可知，本专利技术在提高延伸率的同时，还保证了形状记忆效应没有下降。附图说明图1为实施例一制备的具有高塑性和良好形状记忆效应的高温形状记忆合金截面图；图2为实施例一制备的具有高塑性和良好形状记忆效应的高温形状记忆合金室温拉伸力学曲线；图3为实施例一制备的具有高塑性和良好形状记忆效应的高温形状记忆合金室温拉伸加载-卸载的应力-应变曲线。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式一种具有高塑性和良好形状记忆效应的高温形状记忆合金的名义化学成分为Ti70-xTa15Zr15Fex(at％)，0.8<x<1.5。本实施方式制备的具有高塑性和良好形状记忆效应的高温形状记忆合金厚度为2mm～3mm。本实施方式的有益效果是：本实施方式的Ti-Ta-Zr-Fe高温形状记忆合金具有高塑性和良好的形状记忆效应，Ti-15Ta-15Zr合金具有良好的记忆效应和热稳定性，为进一步提高合金的可加工性能，在合金中添加Fe元素及相应制备工艺的调整，可使拉伸延伸率由Ti-15Ta-15Zr的15％提高到32％，完全可恢复应变为4％，由此可知，本实施方式在提高延伸率的同时，还保证了形状记忆效应没有下降。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的Ti70-xTa15Zr15Fex(at％)中x＝1。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式一种具有高塑性和良好形状记忆效应的高温形状记忆合金的制备方法是按以下步骤完成的：一、称取：按名义化学成分为Ti70-xTa15Zr15Fex(at％)称取Ti、Ta、Zr及Fe作为原料，所述的Ti70-xTa15Zr15Fex(at％)中0.8<x<1.5；二、制备一次熔炼合金铸锭：将称取的Ti、Ta、Zr及Fe置于非自耗真空电弧熔炼炉中，抽真空至5×10-3Pa～8×10-3Pa，通入氩气清洗，再抽真空至5×10-4Pa～8×10-4Pa，以氩气作为保护气，然后在磁搅拌的条件下，进行翻转熔炼6次～10次，得到一次熔炼合金铸锭；三、制备Ti-Ta-Zr-Fe合金铸锭：将一次熔炼合金铸锭用线切割切成尺寸小于2cm×2cm×1cm的块状，将切割后的合金置于非自耗真空熔炼炉中，按步骤二重复熔炼2次～3次，得到Ti-Ta-Zr-Fe合金铸锭；四、匀质化处理Ti-Ta-Zr-Fe合金铸锭：将Ti-Ta-Zr-Fe合金铸锭用丙酮清洗，然后封入真空度小于10-3Pa的石英管中，在温度为750℃～950℃的条件下，保温24h～48h，最后淬入冰水中，得到匀质化处理后的铸锭；五、制备Ti-Ta-Zr-Fe合金薄板：将匀质化处理后的铸锭先进行热轧处理，热轧保温温度为700℃～900℃，保温时间为1h～3h，每次下压量控制为1.5％～2.5％，经多次热轧直至轧制比为40％～50％，然后进行冷轧处理，经多次冷轧直至轧制比为70％～90％，得到厚度为2mm～3mm的Ti-Ta-Zr-Fe合金薄板；六、退火处理：将厚度为2mm～3mm的Ti-Ta-Zr-Fe合金薄板经机械抛光去除表面氧化皮，再经丙酮清洗，然后封入真空度小于10-3Pa的石英管中，在温度为500℃～850℃的条件下，保温0.5h～2h，最后淬入冰水，得到具有高塑性和良好形状记忆效应的高温形状记忆合金。本实施方式的有益效果是：本实施方式的Ti-Ta-Zr-Fe本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有高塑性和良好形状记忆效应的高温形状记忆合金，其特征在于一种具有高塑性和良好形状记忆效应的高温形状记忆合金的名义化学成分为Ti70‑xTa15Zr15Fex(at％)，0.8<x<1.5。

【技术特征摘要】
1.一种具有高塑性和良好形状记忆效应的高温形状记忆合金，其特征在于一种具有高塑性和良好形状记忆效应的高温形状记忆合金的名义化学成分为Ti70-xTa15Zr15Fex(at％)，0.8&lt;x&lt;1.5。2.根据权利要求1所述的一种具有高塑性和良好形状记忆效应的高温形状记忆合金，其特征在于所述的Ti70-xTa15Zr15Fex(at％)中x＝1。3.如权利要求1所述的一种具有高塑性和良好形状记忆效应的高温形状记忆合金的制备方法，其特征在于一种具有高塑性和良好形状记忆效应的高温形状记忆合金的制备方法是按以下步骤完成的：一、称取：按名义化学成分为Ti70-xTa15Zr15Fex(at％)称取Ti、Ta、Zr及Fe作为原料，所述的Ti70-xTa15Zr15Fex(at％)中0.8&lt;x&lt;1.5；二、制备一次熔炼合金铸锭：将称取的Ti、Ta、Zr及Fe置于非自耗真空电弧熔炼炉中，抽真空至5×10-3Pa～8×10-3Pa，通入氩气清洗，再抽真空至5×10-4Pa～8×10-4Pa，以氩气作为保护气，然后在磁搅拌的条件下，进行翻转熔炼6次～10次，得到一次熔炼合金铸锭；三、制备Ti-Ta-Zr-Fe合金铸锭：将一次熔炼合金铸锭用线切割切成尺寸小于2cm×2cm×1cm的块状，将切割后的合金置于非自耗真空熔炼炉中，按步骤二重复熔炼2次～3次，得到Ti-Ta-Zr-Fe合金铸锭；四、匀质化处理Ti-Ta-Zr-Fe合金铸锭：将Ti-Ta-Zr-Fe合金铸锭用丙酮清洗，然后封入真空度小于10-3Pa的石英管中，在温度为750℃～950℃的条件下，保温24h～48h，最后淬入冰水中，得到匀质化处理后的铸锭；五、制备Ti-Ta-Zr-Fe合金薄板：将匀质化处理后的铸锭先进行热轧处理，热轧保温温度为700℃～900℃，保温时间为1h～3h，每次下压量控制为1.5％～2.5％，经多次热轧直至轧制比为40％～50％，然后进行冷轧处理，经多次冷轧直至轧制比为70％～90％，得到厚度为2mm～3mm的Ti-Ta-Zr-Fe合金薄板；六、退火处理：将厚度为2mm～3mm的Ti-Ta-Zr-Fe合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑晓航，蔡伟，宁睿，黄帅，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23