一种宽温相变镍钛合金的热扩散制备方法技术

一种宽温相变镍钛合金的热扩散制备方法，属于金属功能材料领域。其特征在于宽温相变镍钛合金的成分范围为：Ｎｉ５０．５－Ｔｉ～Ｎｉ５２－Ｔｉ；制备方法为：（１）宽温相变镍钛合金是采用多次短时加热淬火获得的；（２）宽温相变镍钛合金淬火的加热温度范围是３００－９００℃；（３）宽温相变镍钛合金淬火的加热时间是１－６００ｓ；（４）宽温相变镍钛合金淬火处理次数是１～３０次。从开始相变到相变终了Ｍｓ－Ｍｆ，温度范围大于５０℃。本发明专利技术马氏体相变温度范围宽，高阻尼温度区间大；在较低的应变条件下显示出良好的阻尼效果；合金内部始终保留的奥氏体相可以保证良好的超弹性，使减振器件同时具有紧固作用，提高减振效果；热扩散技术设备简单，操作容易。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属功能材料领域，特别涉及宽温相变镍钛合金及其热扩 散制备方法。
技术介绍
镍钛合金不仅具有优异的形状记忆效应与超弹性，同时也是一种极具 潜力的阻尼材料。与粘弹性高分子材料、低屈服点阻尼金属等常规阻尼材 料相比，镍钛合金具有耐侯性好、抗疲劳性好、可恢复变形大等优点。自1991年第一个记忆合金阻尼器件问世以来，记忆合金阻尼材料与器件的 研究和应用领域迅速扩大，从太空到地面，从运载工具到桥梁和建筑等。镍钛合金的阻尼性能的高低强烈依赖于它的组织结构，而它的组织结 构又与其特征温度密切相关。在马氏体相变温度区间及其附近，合金因易于发生应力诱发马氏体相变以及马氏体变体再取向，界面大量形成并且发 生滞弹性迁移，从而耗散能量，表现为特异的高阻尼性(阻尼比约0.05); 超出此温度区间范围时，镍钛合金的阻尼性则大打折扣(马氏体相的阻尼 比约0.02、母相的阻尼比约O.Ol)。普通均质镍钛合金的马氏体相变温度区间通常较窄(不大于50°C)。 目前国内外大多数的镍钛合金器件均采用均质镍钛合金材料制造，这些阻 尼器件仅仅在较窄的温度区间内才发挥高阻尼效果。而多数情况下需要阻 尼器件在较宽的温度区间使用，传统的均质镍钛合金难以满足使用温度范 围的要求，增大合金的马氏体相变温度区间是提高镍钛合金的阻尼器件使 用性能的一个重要途径。镍钛合金的马氏体相变温度取决于合金的成分和热处理工艺，成分和 热处理工艺一旦确定，镍钛合金的相变温度区间也就确定了。换句话说， 对于同一成分的镍钛合金人们可以通过热处理工艺改变镍钛合金的马氏 体相变温度，从而改变其阻尼性能。
技术实现思路
4专利技术的目的本专利技术的目的在于提出一种适用于宽温域阻尼的宽温相变镍钛合金， 这种宽温相变镍钛合金是利用热扩散方法制备的。镍钛合金作为阻尼材料已成共识，各种结构的阻尼器在众多行业也得 到大量的研究和采用。通常情况下都是采用均质镍钛合金作为阻尼材料。 由于镍钛合金的阻尼性能受温度影响十分明显，普通均质镍钛合金的高阻 尼温度区间窄，应用范围受到限制，不能充分发挥这种材料的优势。本发 明利用简便易行的多次短时加热淬火处理制备出宽温相变镍钛合金，在较 宽的温度范围内保证合金部分区域处于高阻尼状态，巧妙解决镍钛合金因 相变温度较窄而应用受限的问题。，其特征是镍钛合金步骤为1.选用成分范围为Ni50.5-Ti~Ni52-Ti的镍钛合金加工成试验样品。 2 .用机械方法或/和化学方法清理试样表面。3. 然后对试样进行固溶处理，固溶温度为85(TC，保温时间依据试样的 形状和尺寸，以加热均匀化为标准。4. 宽温相变化处理 宽温相变化处理采用多次炉内短时加热淬火工艺，炉温为300-900°C，加热时间l 600s，处理次数1~30次。本专利技术所述制备的宽温相变镍钛合金可以用于制备各种减震阻尼器件。本专利技术具有以下优点(1)马氏体相变温度范围宽，高阻尼温度区间 大；(2)合金内部始终保留的热马氏体可以为应变马氏体提供良好的形核， 在较低的应变条件下显示出良好的阻尼效果；(3)合金内部始终保留的奥 氏体相可以保证良好的超弹性，使减振器件同时具有紧固作用，提高减振 效果；(4)热扩散技术设备简单，操作容易。 附图说明-图l为普通均质镍钛与宽温相变镍钛的相变温度测试曲线，曲线上面的数值分别代表马氏体相变开始温度(Ms)和终了温度(Mf)。图2为宽温域镍钛合金试件内部的马氏体相变温度分布，图中横坐标"位置"序号表示从试件中心沿直径向外各处。具体实施例方式(1) 材料与设备(1-1)镍钛合金，成分为Ni50.9-Ti，厚度为2mm的热轧板材。 (1-2)乙醇、氢氟酸、硝酸化学试剂等，均为化学纯。 (1-3)氩气，纯氩气。 (1-4)箱式电阻炉。(2) 试样制备(2-1)用线切割方法切取试件，试件尺寸为2mmX5mmX30mm。(2-2)化学清洗试样，酸洗液为HF:HNO3:H2C^l:2:10(v/v)，待表面 氧化物脱落后，用大量清水冲洗，热风干燥。(2-3)试件在氩气保护炉中固溶处理，固溶温度850°C，加热时间 15min，出炉后立即淬入水中。(2-4)从水中取出试件，热风吹干。(3) 热扩散处理(3-1)将上述试件放入氩气保护炉内短时加热，炉温80(TC，加热时 间10s，随后快速淬入水中。(3-2)从水中取出试件，热风吹干。(3-3)重复步骤(3-1) (3-2) 2次。 (4)试样性能检测(4-1)用线切割方法在热扩散处理试件上切取相变温度测试试样， 试样尺寸为0.5mmX2mmX30mm。(4-2)用四端法测定试样的电阻-温度曲线，对比热扩散处理前后镍 钛合金的马氏体相变温度(见附图l)。(1) 材料与设备(1-1)镍钛合金，成分为Ni51.3-Ti，直径O20mm的热轧棒材。 (1-2)乙醇、氢氟酸、硝酸化学试剂等，均为化学纯。 (1-3)氩气，纯氩气。 (1-4)箱式电阻炉。(2) 试样制备(2-1)用线切割方法切取试件，试件尺寸为①20mmX10mm。(2-2)化学清洗试样，酸洗液为HF:HN03:H201:2:10(v/v)，待表面 氧化物脱落后，用大量清水冲洗，热风干燥。(2-3)试件在氩气保护炉中固溶处理，固溶温度S5(TC，加热时间 30min，出炉后立即淬入水中。(2-4)从水中取出试件，热风吹干。(3) 热扩散处理(3-1)将上述试件放入氩气保护炉内短时加热，炉温60(TC，加热时 间120s，随后快速淬入水中。(3-2)从水中取出试件，热风吹干。(3-3)重复步骤(3-1) ~ (3-2) 15次。 (4)试样性能检测(4-1)用线切割方法沿试件对称剖开，在剖开面上从试件中心沿直 径方向等距离取样5个。(4-2)用差热量热分析法(DSC)测定试样的相变温度，测试结果 见附图2。权利要求1、，其特征在于宽温相变镍钛合金的成分范围为Ni50.5-Ti～Ni52-Ti；制备方法为(1)宽温相变镍钛合金是采用多次短时加热淬火获得的；(2)宽温相变镍钛合金淬火的加热温度范围是300-900℃；(3)宽温相变镍钛合金淬火的加热时间是1-600s；(4)宽温相变镍钛合金淬火处理次数是1～30次。2、 根据权利要求1所述的宽温相变镍钛合金的热扩散制备方法，其 特征在于宽温相变镍钛合金的马氏体相变在宽的温度范围内完成，从开始 相变到相变终了 Ms-Mf，温度范围大于50°C 。全文摘要，属于金属功能材料领域。其特征在于宽温相变镍钛合金的成分范围为Ni50.5-Ti～Ni52-Ti；制备方法为(1)宽温相变镍钛合金是采用多次短时加热淬火获得的；(2)宽温相变镍钛合金淬火的加热温度范围是300-900℃；(3)宽温相变镍钛合金淬火的加热时间是1-600s；(4)宽温相变镍钛合金淬火处理次数是1～30次。从开始相变到相变终了Ms-Mf，温度范围大于50℃。本专利技术马氏体相变温度范围宽，高阻尼温度区间大；在较低的应变条件下显示出良好的阻尼效果；合金内部始终保留的奥氏体相可以保证良好的超弹性，使减振器件同时具有紧固作用，提高减振效果；热扩散技术设备简单，操作容易。文档编号C22F1/10GK101245438SQ20081010252公开日2008年8月20日 申请日期200本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽温相变镍钛合金的热扩散制备方法，其特征在于宽温相变镍钛合金的成分范围为：Ｎｉ５０．５－Ｔｉ～Ｎｉ５２－Ｔｉ；制备方法为：（１）宽温相变镍钛合金是采用多次短时加热淬火获得的；（２）宽温相变镍钛合金淬火的加热温度范围是３００－９００℃；（３）宽温相变镍钛合金淬火的加热时间是１－６００ｓ；（４）宽温相变镍钛合金淬火处理次数是１～３０次。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵兴科，陈庚，王蔚，黄继华，张华，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]