一种Ti-Hf-Zr-Ni-Cu-Er高熵形状记忆合金、其制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种Ti

【技术实现步骤摘要】
一种Ti
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Hf
‑
Zr
‑
Ni
‑
Cu
‑
Er高熵形状记忆合金、其制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及金属材料及其制备领域，提供了一种成分为Ti
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Hf
‑
Zr
‑
Ni
‑
Cu
‑
Er高温高熵形状记忆合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的快速发展尤其是人工智能技术的突飞猛进，人们不仅对材料结构特性的要求越来越高，而且对材料功能特性的多样性、稳定性等方面的需求日益增长。形状记忆合金作为一种集感知和驱动于一体的新型功能材料，因其成本低、功能多样化以及可加工性强等优点，既可以设计成精度高、响应频率快的元器件，又可以被制作成形状大小不一和性能优异的民用生活产品。最近，研究者将高熵合金设计理念与传统形状记忆合金相结合成功地设计出具有热弹性马氏体相变的高熵形状记忆合金。这一设计理念不仅打破了传统形状记忆合金成分设计的局限性，拓宽了形状记忆合金成分设计范围，还为能够设计出具有多功能特性的新型高熵形状记忆合金开辟了道路。
[0003]近几十年来，形状记忆合金作为一种新型功能材料引起了研究者广泛的关注。由于热弹性马氏体相变，形状记忆合金表现出了优异的功能特性(如超弹性、形状记忆效应等)，并在生物医学、汽车、能源以及航空航天等领域得到了应用。然而，深空探测、国防尖端装备等关键领域材料部件所处环境苛刻、温度变化大，迫切需要具有宽温域功能特性的高性能形状记忆合金。受到奥氏体相强度和热力学限制，很难在形状记忆合金中实现宽温域的应力诱发马氏体相变。这是因为形状记忆合金的屈服强度随着温度的升高而降低，诱发马氏体相变的临界应力却随着温度的升高而升高，因此在高温下诱发马氏体相变临界应力很容易超过屈服强度，致使材料发生塑性变形，无法产生功能特性。此外，温度升高时形状记忆合金还会发生扩散控制的热软化(位错运动、析出相的形成、空位扩散等)。因此，以上问题严重制约了形状记忆合金在工业、民用、军工等方面的应用。
[0004]为了解决上述问题，Firstov等人将高熵合金概念与传统形状记忆合金相结合设计出(TiZrHf)
50
(NiCuCo)
50
一系列新型高熵形状记忆合金。然而，Firstov等人只对该系列高熵形状记忆合金的形状记忆效应、相变行为进行了初步报道。例如在铸态(TiZrHf)
50
Ni
25
Cu
15
Co
10
高熵形状记忆合金中获得了可回复应变仅为1.63％的形状记忆效应。但有关该高熵形状记忆合金的超弹性，研究者并没有报道。后来，Chen等人报道了固溶处理的(TiZrHf)
50
Ni
25
Cu
15
Co
10
高熵形状记忆合金的形状记忆效应。虽然固溶处理的高熵形状记忆合金具有可回复应变可达4.8％的形状记忆效应，但是该高熵形状记忆合金相变温度急剧降低，严重制约了其高温功能特性。Canadinc等人利用高组态熵可以提高马氏体相变温度的假设设计出(TiZrHf)
50
(NiPd)
50
一系列多主元超高温高熵形状记忆合金。虽然该系列高熵形状记忆合金的最高相变温度高达973K，但是在高温下只有部分超弹性及非常小的形状记忆效应。到目前为止，研究者对高熵形状记忆合金的研究比较分散，对此类合金的相变机理缺乏系统、深入的理解，以致于无法提出有效的合金设计准则，严重制约了高性能高熵形
状记忆合金的设计与研发。2021年，北京科技大学从道永团队利用高熵合金概念设计具有优异的功能特性并能在低温、高温环境下应用的新型形状记忆合金提供了新思路，同时还拓宽了高熵合金的应用范围。然而，其相变温度仍然较低，未来5G智能联网市场迫切需要以航空航天为代表的环境及断路器、热传感器中迫切需要具有相变温度高且力学性能良好的形状记忆合金

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术问题，本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种Ti
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Hf
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Zr
‑
Ni
‑
Cu
‑
Er高熵形状记忆合金、其制备方法及其应用，该高熵形状记忆合金具有较优的马氏体相变温度(M
S
)，能够有效地拥有优异的形状记忆效应。可加以利用达到改善断路器触头压力，减小触头间接触电阻的目的，从而实现节能和安全。
[0006]为达到上述专利技术创造目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种Ti
‑
Hf
‑
Zr
‑
Ni
‑
Cu
‑
Er高熵形状记忆合金，为Ti
15
‑
20
Hf
15
‑
20
Zr
15
Ni
25
Cu
24.7
‑
25
RE0‑
0.3
，按照所有元素原子数百分比含量为100at.％计算，包括以下元素组分及其含量：
[0008][0009]其中，所述RE选自Ce、Er、Y和La中的至少一种。
[0010]优选地，所述高熵形状记忆合金为以下任意一种：
[0011]Ti
20
Hf
15
Zr
15
Ni
25
Cu
24.9
Ce
0.1
(at.％)；
[0012]Ti
20
Hf
15
Zr
15
Ni
25
Cu
24.9
Er
0.1
(at.％)；
[0013]Ti
20
Hf
15
Zr
15
Ni
25
Cu
24.9
Y
0.1
(at.％)；
[0014]Ti
20
Hf
15
Zr
15
Ni
25
Cu
24.9
La
0.1
(at.％)；
[0015]Ti
15
Hf
20
Zr
15
Ni
25
Cu
25
(at.％)；
[0016]Ti
15
Hf
20
Zr
15
Ni
25
Cu
24.9
Er
0.1
(at.％)；
[0017]Ti
15
Hf
20<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ti
‑
Hf
‑
Zr
‑
Ni
‑
Cu
‑
Er高熵形状记忆合金，其特征在于，为Ti
15
‑
20
Hf
15
‑
20
Zr
15
Ni
25
Cu
24.7
‑
25
RE0‑
0.3
，按照所有元素原子数百分比含量为100at.％计算，包括以下元素组分及其含量：其中，所述RE选自Ce、Er、Y和La中的至少一种。2.根据权利要求1所述的Ti
‑
Hf
‑
Zr
‑
Ni
‑
Cu
‑
Er高熵形状记忆合金，其特征在于：所述高熵形状记忆合金为以下任意一种：Ti
20
Hf
15
Zr
15
Ni
25
Cu
24.9
Ce
0.1
(at.％)；Ti
20
Hf
15
Zr
15
Ni
25
Cu
24.9
Er
0.1
(at.％)；Ti
20
Hf
15
Zr
15
Ni
25
Cu
24.9
Y
0.1
(at.％)；Ti
20
Hf
15
Zr
15
Ni
25
Cu
24.9
La
0.1
(at.％)；Ti
15
Hf
20
Zr
15
Ni
25
Cu
25
(at.％)；Ti
15
Hf
20
Zr
15
Ni
25
Cu
24.9
Er
0.1
(at.％)；Ti
15
Hf
20
Zr
15
Ni
25
Cu
24.7
Er
0.3
(at.％)。3.根据权利要求1所述的Ti
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Hf
‑
Zr
‑
Ni

【专利技术属性】
技术研发人员：侯雪玲，宋慧慧，胡玉虎，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：