钛硅镝合金材料和屈服强度大于700MPa钛硅镝形状记忆合金及其生产方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种屈服强度大于700MPa的钛硅镝形状记忆合金及其制备方法。本发明专利技术的一种屈服强度大于700MPa的钛硅镝形状记忆合金，包括如下质量分数的组分：Ti：40‑43份，Si：35‑39份，Dy：18‑25份。本发明专利技术的制备方法，混合后的原料在真空室中采用电子束进行熔炼后浇注成板坯后加热，然后先进行粗轧后进行精轧；进行层流冷却后卷取，制得热轧板卷；然后进行整体热处理之后采用含有刚玉颗粒的氟碳惰性液体中进行淬火后冷却；经水洗后在纯度为99.90‑99.99％的氖气中进行回火。本发明专利技术的Ti、Si、Dy以一定比例高能粒子束熔炼成合金，Eu能促使Ti和Si之间剧烈反应转变形成了硬度很高的细小板条状马氏体组织，从而实现其形状记忆合金的高强度和高硬度的力学性能。

【技术实现步骤摘要】
钛硅镝合金材料和屈服强度大于700MPa钛硅镝形状记忆合金及其生产方法和应用
本专利技术涉及合金
，尤其涉及一种钛硅镝形状记忆合金材料和一种屈服强度大于700MPa的钛硅镝形状记忆合金及其生产方法和应用。
技术介绍
形状记忆合金是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应的由两种以上金属元素所构成的材料。形状记忆合金是目前形状记忆材料中形状记忆性能最好的材料。迄今为止，人们发现具有形状记忆效应的合金有50多种。在航空航天领域内的应用有很多成功的范例，比如为了将两根需要对接的金属管连接，选用转变温度低于使用温度的某种形状记忆合金，在高于其转变温度的条件下，做成内径比待对接管子外径略微小一点的短管(作接头用)，然后在低于其转变温度下将其内径稍加扩大，再把连接好的管道放到该接头的转变温度时，接头就自动收缩而扣紧被接管道，形成牢固紧密的连接。在某种喷气式战斗机的油压系统中就需要使用形状记忆合金接头，以保证其不发生漏油、脱落或破损事故。由于航空航天设备载重量不断的增加，对形状记忆合金的力学性能的要求也不断提高，目前现有的记忆合金已经不能满足其使用要求。另外，航空航天在高温高压下进行服役也要求形状记忆合金具备较好的耐热变形能力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种屈服强度大于700MPa的钛硅镝形状记忆合金及其生产方法。本专利技术的一种钛硅镝形状记忆合金材料，包括如下质量分数的组分：Ti：40-43份，Si：35-39份，Dy：18-25份，其余为少量不可避免的杂质。本专利技术的一种屈服强度大于700MPa的钛硅镝形状记忆合金的制备方法，包括如下步骤：1)生产权利要求1所述的钛硅镝形状记忆合金材料；2)将步骤1)得到的钛硅镝形状记忆合金材料依次经过热处理、淬火和回火处理，再冷却和去除表面氧化铁皮，生产得到钛硅铕形状记忆合金。优选的，步骤2)中的热处理过程为：采用在纯度为99.90-99.99％的氦气中加热对热轧板卷进行整体热处理，热处理温度1600-1610℃，加热时间1.5-1.6h。优选的，步骤2)中淬火冷却过程为：将进行热处理后的热轧板卷采用含有刚玉颗粒的氟碳惰性液体中进行淬火，其中刚玉颗粒直径为85-100nm，淬火时间控制为13-15s，冷却速度为160-170℃/s。优选的，回火过程为：在纯度为99.90～99.99％的氖气中进行回火，回火温度为340～350℃，时间为40～45s。优选的，步骤1)中，钛硅铕形状记忆合金材料的生产方法包括以下步骤：a)经混合金料，在真空室中采用电子束进行钛硅镝形状记忆合金粉末的电子束熔炼，电子束加速电压150～155V，聚焦电流342～348mA，电子束扫描速度180～200mm/min，电子束电流29～35mA，线能量1290～1310J/mm，相应的冷却速度123～128K/s，浇注成板坯；b)将板坯加热，加热温度在1450～1460℃，均热时间为40～45min；c)进行粗轧，并控制粗轧结束温度不低于1200℃；d)进行精轧，并控制终轧温度在750～770℃；e)进行层流冷却，终冷温度为360～380℃，冷却速度：35～38℃/s；f)进行卷取，制得热轧板卷。一种采用上述的一种屈服强度大于700MPa的钛硅镝形状记忆合金的制备方法制备的钛硅镝形状记忆合金。优选的，屈服强度ReL:≥700MPa，抗拉强度Rm≥800MPa，延伸率A≥20％。本专利技术的一种根据上述的一种屈服强度大于700MPa的钛硅镝形状记忆合金的应用，用于生产喷气式战斗机的油压系统中使用的形状记忆合金接头。本专利技术采用真空电子束进行熔炼，能极大提高Ti、Si和Dy三种合金之间的冶金结合并极大促进三者之间的组织反应，从而加快细小短针状马氏体的形成；采用高纯度氦气加热对钛硅镝形状记忆合金进行整体热处理，可在记忆合金中形成细小的纳米等级原奥氏体，有利于合金强度的提高以及形状记忆转化效率；采用含有刚玉颗粒的氟碳惰性液体进行淬火，一方面可利用刚玉颗粒去除形状记忆合金表面的氧化皮，提高产品的表面质量；另一方面，在高温下的刚玉颗粒可撞击记忆合金表面从而形成更强的表面硬化层提高合金整体强度；再一方面，氟碳惰性液体可在保证与合金不反应保证极高纯度的条件下的细化马氏体尺寸获得短针状组织，从而获得较好的高温强度和韧性；在高纯氖气中进行回火，可促进奥氏体向马氏体转变，减少残余奥氏体量最大限度提升其强度，同时还能促进马氏体和奥氏体之间的转变效率，还能提升形状记忆合金的高温耐热性能。具体实施方式以下是本专利技术的具体实施例，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。按如下制备方法制备屈服强度大于700MPa的钛硅镝形状记忆合金：1)混合后的原料在真空室中采用电子束进行熔炼后浇注成板坯；电子束加速电压150-155V，聚焦电流342-348mA，电子束扫描速度180-200mm/min，电子束电流29-35mA，线能量1290-1310J/mm，相应的冷却速度123-128K/s；2)将步骤1)得到的板坯加热；加热温度在1450-1460℃，加热时间为40-45min；3)将步骤2)中加热了的板坯先进行粗轧后进行精轧；控制粗轧结束温度不低于1200℃，控制精轧结束温度在750-770℃；4)进行层流冷却后卷取，制得热轧板卷；冷却速度：35-38℃/s，冷却后的温度为360-380℃；5)采用在纯度为99.90-99.99％的氦气中加热对热轧板卷进行整体热处理；热处理温度1600-1610℃，加热时间1.5-1.6h；6)将进行热处理后的热轧板卷采用含有刚玉颗粒的氟碳惰性液体中进行淬火后冷却；刚玉颗粒直径为85-100nm，淬火时间控制为13-15s，冷却速度为160-170℃/s；7)经水洗后在纯度为99.90-99.99％的氖气中进行回火；回火温度为340-350℃，时间为40-45s；8)自然空冷至室温，并喷丸去除表面氧化铁皮得钛合金板。实施例1-6的制备方法如上，改变其中的操作条件。表1本专利技术各实施例的钛硅镝形状记忆合金化学成分(wt％)实施例TiSiDy143.03922242.53625342.03719440.03518541.03820640.53621表2本专利技术各实施例的钛硅镝形状记忆合金电子束熔炼工艺表3本专利技术各实施例的钛硅镝形状记忆合金轧制工艺表4本专利技术各实施例的钛硅镝形状记忆合金热处理工艺表5本专利技术各实施例的钛硅镝形状记忆合金性能表6各对比例的钛硅镝形状记忆合金性能从表5中可以看出，本专利技术申请的钛硅镝形状记忆合金，其屈服强度为700-741MPa，抗拉强度为800-846MPa，延伸率为20-23％，200℃下冲击吸收功Kv2为150-173J，200℃下强度变化率为0.5-1.0％，在45℃以下时候本专利技术会产生由奥氏体向马氏体的转变，45℃以上时马氏体会全部逆转变为奥氏体的形式存在，说明产品性能完全满足使用要求。从表6可以看出对比例中的钛硅镝形状记忆合金不完全满足使用要求。以上未涉及之处，适用于现有技术。虽然已经通过示例对本专利技术的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本专利技术的范围，本专利技术所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钛硅镝形状记忆合金材料，其特征在于：包括如下质量分数的组分：Ti：40‑43份，Si：35‑39份，Dy：18‑25份，其余为少量不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种钛硅镝形状记忆合金材料，其特征在于：包括如下质量分数的组分：Ti：40-43份，Si：35-39份，Dy：18-25份，其余为少量不可避免的杂质。2.一种屈服强度大于700MPa的钛硅镝形状记忆合金的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：1)生产权利要求1所述的钛硅镝形状记忆合金材料；2)将所述步骤1)得到的钛硅镝形状记忆合金材料依次经过热处理、淬火和回火处理，再冷却和去除表面氧化铁皮，生产得到钛硅铕形状记忆合金。3.如权利要求2中的一种屈服强度大于700MPa的钛硅镝形状记忆合金的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中的热处理过程为：采用在纯度为99.90-99.99％的氦气中加热对热轧板卷进行整体热处理，热处理温度1600-1610℃，加热时间1.5-1.6h。4.如权利要求3中的一种屈服强度大于700MPa的钛硅镝形状记忆合金的制备方法，其特征在于：步骤2)中淬火冷却过程为：将进行热处理后的热轧板卷采用含有刚玉颗粒的氟碳惰性液体中进行淬火，其中刚玉颗粒直径为85-100nm，淬火时间控制为13-15s，冷却速度为160-170℃/s。5.如权利要求4中的一种屈服强度大于700MPa的钛硅镝形状记忆合金的制备方法，其特征在于：回火过程为：在纯度为99.90～99.99％的氖气中进行回火，回火温度为340～350℃，时间为40～45s。6.如权利要求2-5任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶军晖，吴田，陈欣琦，戴伟，郝心星，覃孔悦，李铭硕，徐叶陶，李佳欢，彭柏朝，左群，
申请(专利权)人：湖北第二师范学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42