一种镍钛形状记忆合金冷轧超薄板材的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种镍钛形状记忆合金冷轧超薄板材的制备工艺，采用精轧机对厚度在1.0mm至1.5mm的镍钛形状记忆合金进行冷轧制与精轧制，冷轧过程中进行包括惰性气氛下固溶处理、冷轧制、精轧制、后处理(包括退火处理以及低温时效处理)在内的多次处理，冷轧制后的材料最终尺寸厚度为0.10mm±0.03mm至0.30mm±0.03mm，宽度为小于等于300mm；上述的镍钛形状记忆合金超薄板材中镍元素含量在48.0at.％至52.0at.％，余量为钛。采用本发明专利技术的方法制备的材料具备较好的双程形状记忆效应和超弹性，同时由于其具备较低的厚度，更为利于其在更低的热量输入下实现相变。

A preparation method of Ni Ti shape memory alloy cold rolling ultra thin plate

【技术实现步骤摘要】
一种镍钛形状记忆合金冷轧超薄板材的制备方法
：本专利技术涉及一种镍钛形状记忆合金冷轧超薄板材的制备方法，主要应用于厚度在0.10mm±0.03mm，镍含量在48.0at.％至52.0at.％(其余为钛)的形状记忆合金材料冷轧超薄板材的制造。
技术介绍
：形状记忆合金(ShapeMemoryAlloy,SMA)是一种能够记忆原有形状的智能材料,当受到诸如热机械或者磁性变化等特定刺激时，能够“记忆”或保持之前的形状。简而言之，形状记忆是一种特定的性质，一些材料在施加热负荷后必须恢复其原始形状。镍钛系形状记忆合金具有良好的超弹性，同时其耐磨耐腐蚀耐高温且无毒环保，因而获得了较为广泛的应用。镍钛形状记忆合金材料具备良好的马氏体相变现象，因而有着优异的双程形状恢复特性。镍钛形状记忆合金的优良性能多来自于其母相与马氏体相之间的相变行为，其马氏体相变产物较多，一般包括单斜结构的B19’相，正交结构的B19相与菱方结构的R相。其中，B2母相与R相之间的马氏体转变具有低热滞后高稳定性，因此被广泛采用。近些年来，随着以5G技术为代表的信息技术的高速发展，消费者对于更加柔性化以及更加智能化的产品有了更高的要求。镍钛形状记忆合金超薄板材作为新一代智能材料在诸如可穿戴电子产品、高端智能电气元件、温度传感电气元件以及电驱动执行元件等产品的设计和制造有着较好的应用前景。镍钛形状记忆合金可以产生的双程记忆效应，配上偏置弹簧制成各种驱动器，如合金弹簧在加热温度超过Af时，压紧弹簧伸长；冷却到低于Mf时，它又自动收缩，再加热时，再次伸长。这个过程可以反复进行，弹簧显示出能分别记忆冷和热状态下原有形状的能力。双程形状记忆效应需要对合金进行一定训练后才能得到，也就是把记忆合金制作的元件在外加应力作用下，反复加热和冷却。当合金加热，恢复到它原来的形状时，即可输出力而做功。现有技术认为：对冷轧NiTi合金试样经不同温度退火后，弯曲形变8％时测得的双程可逆应变量与退火温度的关系。当退火温度低于450℃时，随着退火温度的升高，双程可逆应变量略有上升。退火温度在450～550℃之间，双程可逆应变量随着退火温度的升高而显著增加。退火温度超过550℃时，温度继续升高，双程可逆应变量基本不变。退火温度对NiTi合金双程记忆效应的影响，与冷轧变形试样经不同温度退火后，母相中位错的分布及母相强度不同有关。退火温度较低时，母相中位错密度及材料强度较高，应力诱发马氏体再取向比较困难，双程形状记忆效应较差。退火温度升高，母相中位错密度下降，母相强度降低，随后形变时，容易产生应力诱发马氏体再取向，并引入位错，使试样内部应力场发生变化，产生较好的双程形状记忆效应。现有技术未涉及厚度在0.10mm至0.30mm，尤其是0.10±0.03mm，镍含量在48.0at.％至52.0at.％(其余为钛)的形状记忆合金材料的制备，而厚度在0.10mm±0.03mm的镍钛形状记忆合金冷轧超薄板材在性能上和应用上均极有意义。
技术实现思路
：专利技术目的：本专利技术涉及一种镍钛形状记忆合金冷轧超薄板材的制备方法，该材料为厚度在0.10mm至0.30mm，尤其是可以达到0.10mm±0.03mm，镍含量在48.0at.％至52.0at.％(其余为钛)的形状记忆合金材料，其具备较好的双程形状记忆效应和超弹性，同时由于其具备超薄的厚度，更为利于其在更低的热量输入下实现相变，而较低应力下的超弹性使得其能够更好的满足柔性化产品设计的需要。提出一种镍钛合金可以产生良好的双程记忆效应的合金。本专利技术是通过以下技术方案实施的：一种镍钛形状记忆合金冷轧超薄板材的制备工艺，其特征在于：采用精轧机对厚度在1.0mm至1.5mm的镍钛形状记忆合金进行精轧制(冷轧制)，冷轧过程中进行包括惰性气氛下固溶处理、冷轧制、精轧制、后处理(包括退火处理以及低温时效处理)在内的多次处理，冷轧制后的材料最终尺寸厚度为0.1mm，宽度为小于等于300mm；上述的镍钛形状记忆合金超薄板材中镍元素含量在48.0at.％至52.0at.％，余量为钛。长度不限。上述的一种镍钛形状记忆合金冷轧超薄板材的制备工艺，其精轧制工艺按如下步骤进行：步骤(1)固溶处理：将厚度在1.0mm至1.5mm的镍钛形状记忆合金在惰性气体保护热处理炉中(99.5％至99.9％高纯度氩气，压力控制在0.15Mpa至0.30Mpa下)进行固溶处理，900℃±10℃保温90min至120min，水淬，初始晶粒尺寸控制在10.0μm至30.0μm。步骤(2)冷轧制：将镍钛形状记忆合金在精轧机上进行N道次冷轧制，板材温度控制在10℃至100℃，当板材厚度在0.7mm至1.5mm时，每道次压下量为10％至15％，当板材厚度在0.4mm至0.7mm时，每道次压下量为5％至10％；退火处理温度在550℃至650℃，退火时间为20min至30min，退火处理要求在惰性气体保护热处理炉中(99.5％至99.9％高纯度氩气，压力控制在0.15Mpa至0.30Mpa下)进行，晶粒尺寸控制在5.0μm至20.0μm。步骤(3)精冷轧制：将镍钛形状记忆合金在精轧机上进行N道次精冷轧制，板材温度控制在10℃至40℃，每道次压下量为3％至10％；厚度每降低0.03mm至0.05mm进行一次低温时效处理，低温时效处理温度200℃至250℃，处理时间为20min至40min，低温时效处理要求在较为精密的惰性气体保护热处理炉中(99.9％至99.99％高纯度氩气，压力控制在0.12Mpa至0.20Mpa下)进行。步骤(4)后处理：将精轧制后的镍钛形状记忆合金超薄板材进行裁剪切割，并在210±10℃下进行低温时效处理，处理时间为35min至40min，低温时效处理要求在较为精密的惰性气体保护热处理炉中(99.9％至99.99％高纯度氩气，压力控制在0.12Mpa至0.20Mpa下)进行，最终晶粒尺寸控制在2.0μm至5.0μm。步骤(2)冷轧制板材厚度在0.4mm以下再进行步骤(3)精冷轧制。上述的一种镍钛形状记忆合金冷轧超薄板材的制备工艺，在冷轧制前，将镍钛形状记忆合金表面进行机械抛光和超声波表面清洗，表面粗糙度控制在Ra0.8μm至1.6μm，表面光洁度控制在Ra0.63μm至1.25μm；将冷轧机轧辊抛光至表面粗糙度Ra0.8μm至1.6μm，表面光洁度控制在Ra0.63μm至1.25μm，并在表面清洗后均匀涂抹轧制油；在精冷轧制前，将精冷机轧辊抛光至Ra0.2μm至0.4μm，表面光洁度控制在Ra0.16μm至0.32μm，并在表面清洗后均匀涂抹轧制油。上述的一种镍钛形状记忆合金冷轧超薄板材的制备工艺，步骤(3)中的低温时效处理的温度与处理时间应遵循如下对应关系：当板材厚度在0.40mm±0.05mm时，温度为240±10℃，时间为20min至25min；当板材厚度在0.30mm±0.05mm时，温度为230±10℃，时间为25min至30min；当板材厚度在0.20mm±0.05mm时，温度为220±10℃，时间为30本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镍钛形状记忆合金冷轧超薄板材的制备工艺，其特征在于：采用精轧机对厚度在1.0mm至1.5mm的镍钛形状记忆合金进行冷轧制与精轧制，冷轧过程中进行包括惰性气氛下固溶处理、冷轧制、精轧制、后处理即包括退火处理以及低温时效处理在内的多次处理，冷轧制后的材料最终尺寸厚度为0.10mm±0.03mm至0.30mm±0.03mm，宽度为小于等于300mm；上述的镍钛形状记忆合金超薄板材中镍元素含量在48.0at.％至52.0at.％，余量为钛。/n

【技术特征摘要】
1.一种镍钛形状记忆合金冷轧超薄板材的制备工艺，其特征在于：采用精轧机对厚度在1.0mm至1.5mm的镍钛形状记忆合金进行冷轧制与精轧制，冷轧过程中进行包括惰性气氛下固溶处理、冷轧制、精轧制、后处理即包括退火处理以及低温时效处理在内的多次处理，冷轧制后的材料最终尺寸厚度为0.10mm±0.03mm至0.30mm±0.03mm，宽度为小于等于300mm；上述的镍钛形状记忆合金超薄板材中镍元素含量在48.0at.％至52.0at.％，余量为钛。


2.根据权利要求1所述的镍钛形状记忆合金冷轧超薄板材的制备工艺，其特征在于：其精轧制工艺按如下步骤进行：
步骤(1)固溶处理：将厚度在1.0mm至1.5mm的镍钛形状记忆合金在惰性气体保护热处理炉中、99.5％至99.9％高纯度氩气，压力控制在0.15Mpa至0.30Mpa下进行固溶处理，900℃±10℃保温90min至120min，水淬，初始晶粒尺寸控制在10.0μm至30.0μm；
步骤(2)冷轧制：将镍钛形状记忆合金在精轧机上进行N道次冷轧制，板材温度控制在10℃至100℃，当板材厚度在0.7mm至1.5mm时，每道次压下量为10％至15％，当板材厚度在0.4mm至0.7mm时，每道次压下量为5％至10％；退火处理温度在550℃至650℃，退火时间为20min至30min，退火处理要求在惰性气体保护热处理炉中、99.5％至99.9％高纯度氩气，压力控制在0.15Mpa至0.30Mpa下进行，晶粒尺寸控制在5.0μm至20.0μm；
步骤(3)精冷轧制：将镍钛形状记忆合金在精轧机上进行N道次精冷轧制，板材温度控制在10℃至40℃，每道次压下量为3％至10％；厚度每降低0.03mm至0.05mm进行一次低温时效处理，低温时效处理温度200℃至250℃，处理时间为20min至40min，低温时效处理要求在较为精密的惰性气体保护热处理炉中、99.9...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜珂，孙家麟，寇婵，孙懿，关政，
申请(专利权)人：镇江市天通新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32