一种TiNiFeMoScNd形状记忆合金制造技术

本发明专利技术公开了一种ＴｉＮｉＦｅＭｏＳｃＮｄ形状记忆合金，其由４３～５５ａｔ％的钛（Ｔｉ）、４２～４８ａｔ％的镍（Ｎｉ）、０．１～４ａｔ％的铁（Ｆｅ）、０．１～２ａｔ％的钼（Ｍｏ）、０．０１～３ａｔ％的钪（Ｓｃ）和０．０１～３ａｔ％的钕（Ｎｄ）组成，并且上述各组分的含量之和为１００％。该ＴｉＮｉＦｅＭｏＳｃＮｄ形状记忆合金作为功能材料在强振动低温高压的环境下使用，可以替代原有的ＴｉＮｉＦｅＭｏ形状记忆合金，可以拓宽其恶劣环境的使用范围，提高安全系数，延长服役寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种TiNiFeMoScNd形状记忆合金，是通过添加复合稀土钪(Sc)、 钕(Nd)元素有效地提高了 TiNiFeMo形状记忆合金的屈服强度、抗拉强度、应力 松弛稳定性和耐腐蚀性能。技术背景目前，在动力、石化、运输、特别是航空及航天等工业领域，在-16(TC + 100 。C的环境下，使用低温TiNiFeMo形状记忆合金越来越多。这种合金的强度相对较低， 应力松弛稳定性和耐腐蚀性较差，致使在机械振动、低温、高压等恶劣环境下，所制 成的构件和设备事故发生隐患大，使得其应用范围受到限制。随着科学技术的发展， 对低温记忆合金的要求越来越高,原有的低温TiNiFeMo形状记忆合金已经不能适应 应用的需要，必须开发一种高强度、应力松弛稳定性好和耐腐蚀性强的新型形状记忆 合金材料以适应相关工业领域未来发展的需要。本专利技术在TiNiFeMo合金基础上，通过添加高纯度钪(Sc)、钕(Nd)稀土元素来提高合金的屈服强度、抗拉强度、应力松弛稳定性和耐腐蚀性，开发出新型的高强 度低温形状记忆合金来替代原有的低温TiNiFeMo形状记忆合金，可以拓宽其恶劣环境的使用范围，提高安全系数，延长服役寿命。 专利技术内 容本专利技术的目的是提出一种高比强度、应力松弛稳定性好和耐腐蚀强的 TiNiFeMoScNd形状记忆合金，该TiNiFeMoScNd形状记忆合金作为功能材料在强 振动低温高压的环境下使用，可以替代原有的TiNiFeMo形状记忆合金，可以拓宽其恶劣环境的使用范围，提高安全系数，延长服役寿命。本专利技术是一种TiNiFeMoScNd形状记忆合金，其由43 55 at。/。的钛(Ti)、 42 48at。/。的镍(Ni)、 0.1 4at。/。的铁(Fe)、 0.1 2at。/。的钼(Mo)、 0.01 3at。/。的钪(Sc)和0.01 3at。/。的钕(Nd)组成，并且上述各组分的含量之和为 100%。 本专利技术TiNiFeMoScNd形状记忆合金的优点(1) 在TiNiFeMo形)f^a忆合金基础上，通过添加高纯度钪(Sc)、钕(Nd)稀 土元素来提高形TO忆合金的屈服强度、抗拉强度、应力松弛稳定性以及耐腐蚀性能。本专利技术TiNiFeMoScNd形状记忆合金的马氏体开始(Ms)相变温度范围在 —200~ + 20°C，形状记忆效应(SME)为4~8%;本专利技术TiNiFeMoScNd形状记忆合金在2CTC时的屈服强度( )为300 600MPa ，在2CTC时的抗拉强度(o"6)为650 900MPa ，在20。C时的延伸率(3) 为10.0 40.0%;本专利技术TiNiFeMoScNd形状记忆合金在300°C、初始应变e。 =2%时应力松弛 稳定系数(S。)为0.88~0.95，松弛速率系数(/。)为10000 15000;本专利技术TiNiFeMoScNd形状记忆合金在2CTC海水中的腐蚀速率为2.403X 10-4 3.208xlO-4gW2』-1,属于完全耐蚀类别。(2) 该TiNiFeMoScNd形状记忆合金材料与具有相同Fe、 Mo原子百分比的 TiNiFeMo记忆形状记忆合金相比，在-200°(:~ +IOCTC之间具有更高的强度，更好 的应力松弛稳定性能和耐腐蚀性能。附图说明图1是Ti5。Ni46FeL5Mo。.5SqNdi形状记忆合金试样的电阻一温度曲线图。图2是Ti5。N"6FeL5Mo。.5Sc^Ndi形状记忆合金试样在不同温度下的拉伸试验所得到的应力一应变曲线图。图3是Ti5。Ni化FeL5Mo。.5SCiNdi形状记忆合金试样在不同预应变下的应力—应变曲线图及其形状记忆可恢复效应。图4是Ti5。Ni46FeL5Mo。.5Sc^Ndi形状记忆合金试样在300°C，初始应变￡。=2%时的应力松弛曲线及其变换的半对数坐标图。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术是一种TiNiFeMoScNd形状记忆合金，由43 55at。/。的钛(Ti)、 42 48at。/。的镍(Ni)、 0.1 4at。/。的铁(Fe)、 0.1 2at。/。的钼(Mo)、 0.01 3at% 的钪(Sc)和0.01 3at。/。的钕(Nd)组成，并且上述各组分的含量之和为100%。本专利技术TiNiFeMoScNd形状记忆合金材料的制备方法和步骤如下第一步按43 55 at。/。称取纯度为99.9%的钛(Ti)、 42 48 at。/。称取纯度 为99.9%的镍(Ni)、 0.1~4 at。/。称取纯度为99.9。/。的铁(Fe)、 0.1~2 at。/。称取 纯度为99.9%的钼(Mo)、 0.01 3at。/。称取纯度为99.9。/。的钪(Sc)和0.01 3 at。/。称取纯度为99.9%的钕(Nd);第二步将上述称取的Ti、 Ni、 Fe、 Mo、 Sc、 Nd原料放入非自耗真空电弧炉 内，抽真空至2 5X10-3P",充入高纯氩气至1.01Xl05户a，然后在2700°C~ 3000°C反复熔炼3~5次制得TiNiFeMoScNd锭材；第三步将上述制得的TiNiFeMoScNd锭材放入真空热处理炉内进行热处理， 在真空度2 5X10-3/^，热处理温度850。C 950。C下保温12~24/ 后，随炉冷 却，即得到Ti43 5sNi42 48Fe。.卜4Mo。.卜2Sc。.。卜3Nd。.。卜3形状记忆合金。对上述制得的锭材采用型号为Cl 1 — 150的的锻造机轧制成板材后，釆用线切 割方法获得各种试样。TiNiFeMoScNd形状记忆合金马氏体开始相变温度(Ms)采用电阻法测量， 试样尺寸为15wmXlwmXlww，测试温度范围为一 150°C + 50°C,升降温速率 为1 °C/min 。TiNiFeMoScNd形状记忆合金的力学性能采用MTS — 880型万能材料实验机进行拉伸应力一应变、形状记忆效应和应力松弛稳定性的测试。拉伸应变速率为0.8~1.0附m/min，温度范围为一196。C + 100。C之间选定的温度点；合金的形状记忆效应是通过测量试样在拉伸前后的标距长度，运用公式5-^^><100% (e表示卸丄o载后的残余应变，A表示试样卸载恢复到室温后的标距长度，A)表示加载前的原始标距)计算形状记忆效应；试样在温度300。C,初始应变s。为0.02下通过试验机与 微机相连进行实时控制来测定应力松弛稳定性,将得到的曲线变换到半对数坐标图后运用公式S。 =^和~ =1分别来表征应力松弛稳定系数与松弛速率系数。cr。 tan a采用线切割方法切取尺寸为L附m XWwm XH附m的薄片作为室温耐腐蚀性能 测试样品，测量样品的质量Mi;在室温下采用浸泡法将薄片浸于质量分数为3.56% NaCl溶液中放置40天，取出清洗吹干测量试样的质量M2，运用失重法公式表示腐蚀速率尸= 2 (s为试样表面积，r为浸泡时间)。上述涉及到的测量仪器釆用精确度为1(^g的电子天平测量样品的质量，使用精确度为10—2附附的游标卡尺测量样品的尺寸。经测试Ti43 55Ni42 4sFe。.卜4MOo.卜2Sc謹 3Nd。.。卜3形状记忆合金的马氏体开始(Ms)相变温度范围在一200~+本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＴｉＮｉＦｅＭｏＳｃＮｄ形状记忆合金，其特征在于：由４３～５５ａｔ％的钛（Ｔｉ）、４２～４８ａｔ％的镍（Ｎｉ）、０．１～４ａｔ％的铁（Ｆｅ）、０．１～２ａｔ％的钼（Ｍｏ）、０．０１～３ａｔ％的钪（Ｓｃ）和０．０１～３ａｔ％的钕（Ｎｄ）组成，并且上述各组分的含量之和为１００％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘福顺，王建淦，徐惠彬，赵新青，李岩，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[]