宽温域恒弹特性的高强度制造技术

本发明专利技术提供了一种宽温域恒弹特性的高强度

【技术实现步骤摘要】
宽温域恒弹特性的高强度TiNiCoNb合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种宽温域恒弹特性的高强度
TiNiCoNb
合金及其制备方法，属于材料

。

技术介绍

[0002]艾林瓦效应是指合金的弹性模量在一定的温度区间内几乎不变的特性，该效应由法国科学家
Guillaume
于
1919
年在
Fe
‑
Ni
‑
Cr
合金中首次发现，由于这种独特的性能，艾林瓦合金在精密仪器
、
仪表，通讯技术，航空航天等领域得到了广泛应用
。
虽然艾林瓦效应已被发现一个多世纪，但对于其机制，人们一直众说纷纭，传统上认为是与铁磁性物质的磁致伸缩，或从铁磁性到顺磁性
、
反铁磁性到顺磁性转变有关
。
最近，在
Co
掺杂的
TiNi
合金中也发现了艾林瓦效应，研究人员称这与合金发生了应变玻璃转变有关
。
[0003]应变玻璃是近些年提出的新概念，它是通过向可发生马氏体相变的合金中掺杂过量缺陷抑制长程有序马氏体相变而形成，其所掺杂的缺陷主要是点缺陷
、
线缺陷和体缺陷
。
与铁电体系转变为弛豫铁电体和铁磁体系转变为自旋玻璃一样，应变玻璃是铁弹性
/
马氏体体系发生共轭玻璃转变的产物
。
研究发现，应变玻璃转变有几个特征，即降温过程中母相始终保持<br/>B2
结构不变，微观结构有纳米畴，电阻异常升高，储能模量有频率依赖性，非各态遍历性
。
虽然有越来越多的报道称艾林瓦效应的机制与应变玻璃转变有关，但该篇
TiNiCo
艾林瓦合金的报道
(CUI J,REN X.Elinvar effect in Co
‑
doped TiNi strain glass alloys[J].Applied Physics Letters,2014,105(6):061904)
并没有给出合金发生应变玻璃转变的四个证据，而且根据该报道中的图可以看出，
Ti
50
Ni
35
Co
15
合金的弹性模量在
35℃
‑
201℃
之间几乎与温度无关，呈现艾林瓦特性，但当温度降至
‑
25℃
附近时，弹性模量则急剧下降，下降时的温度系数很大
。
[0004]因此，如果改善
TiNiCo
合金的艾林瓦效应是本领域亟待解决的技术问题
。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种
TiNiCoNb
合金，通过添加
Nb
拓宽畴转变温度区间及恒弹温度范围，改善
TiNiCo
合金的艾林瓦效应
。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供了一种宽温域恒弹特性的高强度
TiNiCoNb
合金，其中，该合金的元素组成为：
Ti
x
Ni
y
Co
z
Nb
a
；
[0007]其中，
x
＝
45
‑
47、y
＝
33
‑
36、z
＝
15
‑
18、a
＝
0.5
‑
4(
优选2‑
4)。
[0008]根据本专利技术的具体实施方案，优选地，该合金的元素组成为
Ti
45
Ni
36
Co
15
Nb4或
Ti
47
Ni
33
Co
18
Nb2。
[0009]本专利技术通过在
TiNiCo
合金中添加
Nb
元素，能够显著拓宽合金的畴转变温度区间及恒弹温度范围，在冷却过程中，合金的弹性模量不会出现急剧软化，从而改善
TiNiCo
合金的艾林瓦效应；而且，
Nb
元素还会固溶进基体中，起到固溶强化作用，可以显著提高合金的强度
。
[0010]本专利技术还提供了上述宽温域恒弹特性的高强度
TiNiCoNb
合金的制备方法，其包括以下步骤：
[0011]将
TiNiCoNb
合金的成分配比
(
摩尔比
)
选取纯度在
99wt.
％以上的单质钛
、
镍
、
钴
、
铌；
[0012]将单质钛
、
镍
、
钴
、
铌放入真空度高于
10
‑1Pa
或惰性气体保护的熔炼炉中，熔炼成
TiNiCoNb
合金
。
[0013]根据本专利技术的具体实施方案，优选地，该制备方法还包括：将熔炼得到的
TiNiCoNb
合金浇铸成铸锭
。
[0014]根据本专利技术的具体实施方案，优选地，该制备方法还包括：对铸锭进行热压
、
热轧
、
冷拔，得到丝材
。
[0015]根据本专利技术的具体实施方案，优选地，该制备方法还包括：对所述丝材进行退火处理的步骤
。
[0016]根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述丝材的直径为
0.3mm。
[0017]根据本专利技术的具体实施方案，优选地，对铸锭进行热压
、
热轧是将铸锭制成直径为
1mm
的材料
。
[0018]根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述热压的温度为
880
‑
980℃
，保温时间为
30
‑
60min。
[0019]根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述热轧的温度为
650
‑
850℃
，保温时间为
10
‑
20min。
[0020]根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述退火处理的温度为
350
‑
750℃
，时间为
10
‑
20min。
[0021]本专利技术在
TiNiCo
合金的基础上添加了
Nb
元素，通过适当配比成功获得了具有宽温域恒弹特性的高强度合金
。TiNiCoNb
合金在
‑
130℃
至
200℃
的温度范围内具有恒弹特性，与未本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种宽温域恒弹特性的高强度
TiNiCoNb
合金，其中，该合金的元素组成为：
Ti
x
Ni
y
Co
z
Nb
a
；其中，
x
＝
45
‑
47、y
＝
33
‑
36、z
＝
15
‑
18、a
＝
0.5
‑
4(
优选为2‑
4)。2.
根据权利要求1所述的宽温域恒弹特性的高强度
TiNiCoNb
合金，其中，该合金的元素组成为
Ti
45
Ni
36
Co
15
Nb4或
Ti
47
Ni
33
Co
18
Nb2。3.
权利要求1或2所述的宽温域恒弹特性的高强度
TiNiCoNb
合金的制备方法，其包括以下步骤：将
TiNiCoNb
合金的成分配比选取纯度在
99wt.
％以上的单质钛
、
镍
、
钴
、
铌；将单质钛
、
镍
...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜大强，崔立山，蒋小华，梁云昊，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：