本发明专利技术涉及形状记忆合金的改进技术，具体地说是设计了一种高强度的Ｎｉ－Ｔｉ－Ｎｂ－Ｍｏ四元形状记忆合金和加工工艺。按原子百分比计，合金化学成分如下：Ｔｉ：４２～４７％；Ｎｂ：３．５～８．０％；Ｍｏ：０．１～２．５％；余量为Ｎｉ和不可避免的杂质。本发明专利技术在ＮｉＴｉＮｂ形状记忆合金的基础上，通过调整Ｔｉ／Ｎｉ原子比、Ｎｂ含量以及Ｍｏ含量，采用合理的制备及热处理工艺，使得ＮｉＴｉ相的强度因Ｎｂ原子和Ｍｏ原子的固溶作用而强度增加，从而制备出高强度Ｎｉ－Ｔｉ－Ｎｂ－Ｍｏ四元形状记忆合金，其室温奥氏体屈服强度可达到６００ＭＰａ以上，断裂强度可达到７５０ＭＰａ以上，延伸率可超过２０％，最大可回复应变可达到８％。本发明专利技术的记忆合金主要用于制作耐高压的液压和气压管路系统的连接件和紧固件。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及形状记忆合金的改进技术，具体地说是设计了一种高强度的Ni-Ti-Nb-Mo四元形状记忆合金和加工工艺。 美国Raychem公司于1986年开发出了 Ni-Ti-Nb形状记忆合金。(J. Simpson,T.W..Duerig， K. N. Melton. Method of Processing a Nickel/Titanium-basedShapeMemory Alloy and Articles Produced Therefrom,U. S. Patent :4，631，094，Dec 23，1986)用该合金制成的宽滞后记忆合金管接头、紧固件等部件可在室温下储存、运输，工程应用极为便利，应用前景较为广阔。目前在军用飞机上的液压管路系统连接、核反应堆中直流蒸汽发生器的钛合金管和不锈钢管连接等领域都已有了成功应用。用该合金管接头代替深海水下焊接，施工方便，工程费用可大为减少。若用于空间狭窄焊接不便的管路连接，不仅施工方便，而且其密封性和承压能力及可靠性均优于焊接及螺母锁紧连接。 然而，工业技术的发展对连接件提出更高的要求。例如航空动力技术的发展使得液压和气压系统的压力不断提高，从而对管路连接用记忆合金的力学性能提出了更高的要求。另外，在TiNi基记忆合金做为智能驱动部件的许多场合需要更高的恢复力，从而对合金的力学性能(尤其是屈服强度)提出了更高的要求。因此改善NiTi记忆合金的力学性能(尤其是屈服强度)以满足不断发展的先进工业技术对NiTi基记忆合金需求具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高强度的Ni-Ti-Nb-Mo四元形状记忆合金和加工工艺，通过调整合金成分并进行相应的热加工和热处理工艺手段，研制出一种组织均匀，性能优良的高强度NiTi基合金。 为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是 —种高强度的Ni-Ti-Nb-Mo四元形状记忆合金，按原子百分比计，合金化学成分如下 Ti :42 47%;Nb :3. 5 8. 0%;Mo :0. 1 2. 5% ;余量为Ni和不可避免的杂质，如0、C、H等。其中，杂质元素(按照重量百分比计)0《0.050%，C《0.070%，H《0.005%。 所述合金化学成分中，Ti/Ni原子比范围为0. 952 1. 106。 所述的Ni-Ti-Nb-Mo四元形状记忆合金，主要用于制作耐高压的液压或气压管路系统的连接件或紧固件。 所述的高强度的Ni-Ti-Nb-Mo四元形状记忆合金，其加工工工艺(热加工和热处理工艺)，包括如下步骤 1)在870°C 880。C下，保温30分钟/mm厚，空冷至室温； 2)在870°C 88(TC下进行热加工；
技术介绍
3 3)在820°C 86(TC下，保温40分钟 60分钟后进行固溶处理，水淬冷却至室温。 本专利技术在NiTiNb形状记忆合金的基础上，通过调整Ti/Ni原子比、Nb含量以及Mo 含量，采用合理的制备及热处理工艺，使得NiTi相的强度因Nb原子和Mo原子的固溶作用 而强度增加，从而制备出高强度Ni-Ti-Nb-Mo四元形状记忆合金。 为了提高Ni-Ti记忆合金的力学性能，根据上述强化原理，采取了以下几个措施 1、调整Ti/Ni原子比和Nb含量，减小晶界附近共晶组织的形成，将更多的Nb溶入 初生的NiTi相中，增加了合金的屈服强度； 2、通过添加一定的Mo元素，进一步强化初生NiTi相的强度，从而增加合金的强 度； 3、通过适当的热加工和热处理工艺，均匀合金组织，增加合金的强度。 本专利技术的优点在于 1、显著提高了记忆合金的力学性能，记忆合金的奥氏体屈服强度高于600MPa，断裂强度可大于750MPa，延伸率可超过20%，最大可回复应变可达到8%。 2、本专利技术的四元合金可用于制作压力较大的油压或气压管路的连接件和紧固件。附图说明 图1为不同Mo含量的Ni-Ti-Nb-Mo合金微观组织观察1000X ;其中，(a)-(d)Mo含量分别为0. lat. % ;0. 5at. % ;1. Oat. % ;1. 5at. %。 图2为不同Mo含量的Ni-Ti-Nb-Mo合金在室温拉伸时的曲线。 图3为真空感应熔炼的Ni-Ti-Nb-Mo合金室温拉伸曲线。 图4为真空感应熔炼的Ni-Ti-Nb-Mo合金形状记忆效应(试验温度_196°C )。具体实施方式 实施例1 : 采用纯钛(> 99. 7wt% )、纯铌(> 99. 9wt% )及Ni-Mo中间合金为原材料，利用 真空感应电弧炉冶炼不同Mo含量的Ni-Ti-Nb-Mo四元记忆合金，其成分见表1。冶炼的步 骤如下 1)首先将纯钛、纯铌和Ni-Mo中间合金加入电弧炉中，升温至1310士1(TC熔化； 2)熄弧冷却，等合金凝固后再起弧，反复熔炼4-6遍，保证合金成分均匀； 3)采用水冷铜坩埚，待铸锭完全凝固后，开模取出。 在熔炼过程中采用Ni-Mo中间合金，保证高熔点的Mo在较低温度能完全熔化，增加元素分布的均匀性，降低了合金的熔化温度，减少合金的烧损。 热加工和热处理工艺包括如下步骤 1)在88(TC下保温2小时后，空冷至室温； 2)在87(TC下进行锻造和轧制； 3)在86(TC下保温40分钟，水淬冷却至室温。 经过轧制和热处理后合金的组织见图1 (a)-(d)。图中可见，随着Mo元素的添加， 合金的P-Nb颗粒在晶界上的析出增多，但未见有明显的富Mo相析出，这表明大量的Nb以 及加入Mo均溶入NiTi基体当中，从而起到固溶强化的作用。这种固溶强化作用将使得记忆合金的强度增加。图2为合金在室温下拉伸曲线，可见随着Mo含量的增加，合金的屈服 强度和断裂强度均有明显的增加，但是延伸率随着Mo含量的增加而有所降低。 表1合金的化学成分主要成分化学成分(at%)<table>table see original document page 5</column></row><table> 实施例2 : 采用纯钛(> 99. 7wt % )、纯铌(> 99. 9wt % )、纯镍99. 9wt % )和纯钼 (> 99. 9wt% )为原材料，利用真空感应熔炼，采用CaO坩埚，冶炼10Kg的Ni-Ti-Nb-Mo四 元形状记忆合金。其成分为Ti :46. 3at. %;Nb :4. 5at. %;Mo :0. 46at. %，余量为Ni及不可 避免的杂质。按照实施例l进行加工和热处理，适当调整时间，其组织与实施例1中的O. 5Mo 合金接近。图3为其室温的拉伸曲线，可以看出，该合金具有较高的屈服强度和断裂强度， 屈服强度接近650MPa，断裂强度接近850MPa，延伸率为28% 。图4为在_1961:测量该合金 的形状记忆效应曲线图。从图中发现，该合金在形变量为14X的情况下，加热至20(TC，最 大可回复应变约为8X，可达到甚至超过NiTi 二元形状记忆合金的水平(6 8% )。 实施例结果表明，本专利技术通过调整Ni-Ti-Nb-Mo四元合金中Ti/Ni比、Nb含量和 Mo的含量，通过减小13 -Nb在晶界上析出的数量，利用Nb和Mo对基体的固溶强化作用来提本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高强度的Ｎｉ－Ｔｉ－Ｎｂ－Ｍｏ四元形状记忆合金，其特征在于：按原子百分比计，合金化学成分如下： Ｔｉ：４２～４７％；Ｎｂ：３．５～８．０％；Ｍｏ：０．１～２．５％；余量为Ｎｉ和不可避免的杂质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：姜海昌，陈英，赵明久，闫德胜，戎利建，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]
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