【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钛合金领域，具体涉及一种宽温区高强超弹合金及其制备方法。
技术介绍
1、超弹合金具有普通材料不具备的超弹性，超弹性指在外力作用形变后，当外力卸载后，合金能自发回复变形的特性。超弹合金的可回复形变量远大于传统金属材料，因此被广泛用于医疗领域的牙弓丝、人工关节、血管支架，电子电气领域的手机天线、折叠屏幕卷轴器件等先进领域。
2、cn202010980269.6公开了一种多功能钛合金、制备方法及其应用，技术方案包括调节预变形量，利用β→α′马氏体相变实现超弹性，技术方案不涉及对晶格常数的调控；该方案获得的钛合金具有室温低弹性模量和高弹性应变，但不具备宽温区高强度与超弹性、且超弹性应变低。cn201910945033.6公开了一种提高β钛合金超弹性的方法，技术方案包括通过计算α″马氏体位相关系优化β→α″马氏体转变，提高β钛合金超弹性，不涉及调节晶格常数及晶格畸变；该方案获得的钛合金具有高超弹性，但不具备全温区超弹性且获得的超弹性钛合金尺寸极小，难以进行工业应用。cn202310551801.6公开了一种高强度低模量ti-nb-zr生物医用钛合金及其制备方法，技术方案涉及调节冷加工变形量制备钛合金板材，采用真空熔炼制备出合金铸锭，并固溶淬火，技术方案不涉及对晶格常数的调节；该方案获得的合金具有低模量、高强度、超弹性、形状记忆、阻尼特性、耐腐蚀和高生物相容性等特性，但不具备宽温区高强度与超弹性，且室温超弹应变低。cn202111531763.5公开一种镍钛合金及其制备方法和应用、镍钛合金构件，技术方案包括将第一镍
3、目前超弹性合金主要依赖于马氏体相变，其是一个典型的热力学一级相变过程，同时也是固态相变中一种典型的非扩散、切变性、共格性相变，可被温度、应力或磁场激发。sim(应力诱导马氏体)转变的临界应力(以下称为超弹性应力)相当于超弹性行为中的有效屈服应力，其随着温度的升高而增大。这种温度依赖性严重限制了大多数超弹性材料再宽温域的应用，该现象也导致超弹性合金目前存在功能温区窄的主要缺陷，目前的大部分超弹性合金使用温度均为室温。
4、现有超弹性合金性能无法满足更多应用场景对宽温域、高强度的需求。本专利技术通过理论计算、后热处理和预应变处理等工艺操作，提供一种宽温区高强超弹合金及其制备方法，使超弹合金具有更优秀的综合性能。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种宽温区高强超弹合金及其制备方法，所述合金组成相为α″相与β相，本专利技术技术方案中，具有宽温域超弹性、低弹性模量和高强度的双相超弹合金的获得，直接依赖于合金中β+α″双相，以及不同合金化元素各自占比；在熔炼及热处理后，结合本专利技术方法限定的特定处理工艺，使该合金不发生类似于任何现有技术中的相变、而是在应力下由合金的β相与α″相晶格发生连续的弹性畸变来获得超弹性。
2、本专利技术技术方案如下：
3、一种宽温区高强超弹合金，通过调整α″相与β相的晶格常数，使α″相与β相在应力作用下发生弹性晶格畸变，进而同时提升弹性应变与强度，在零下-200～120℃的温度范围内具备大于1.5％的弹性应变与大于1000mpa的抗拉强度；
4、所述α″相被调整后，同时满足：晶格常数a为0.29～0.30nm，晶格常数b为0.49～0.51nm，晶格常数c为0.46～0.48nm，晶格常数比b/a由1.41～1.50提升至1.60～1.73；
5、所述β相被调整后，同时满足：晶格常数aβ为0.32～0.34nm，且晶格常数aβ与α″相晶格常数b之间满足如下关系式：
6、所述α″相被调整后具有板条形貌，长宽比为3～10；
7、所述β相经调整后，弹性应变由β相与α″相二者共同的晶格畸变贡献；
8、所述合金在调整α″相与β相的晶格常数前发生马氏体相变，在调整α″相与β相的晶格常数后在应力作用下不发生β→α″和/或β→α'相变，即β相转变为α″相的相变和/或β相转变为α'相的相变。
9、所述宽温区高强超弹合金的制备方法，包括以下步骤：
10、步骤1：根据合金成分熔炼制备合金，选ti为母材，添加β稳定元素，使合金在β亚稳态的临界价电子浓度下，亚稳相变被抑制，以得到室温下稳定的β相。优选β稳定元素nb，中性元素zr、sn抑制亚稳相变，其原子百分数比(15～15.5):(2.0～3.0):(3.5～4.5)，另加入元素o使成品合金稳定，其原子百分数不低于0.1％；
11、步骤2：调整β相晶格常数与成分，使其晶格常数aβ为0.32～0.34nm，所述β相中的β稳定元素含量不低于24wt.％；所述调整β相晶格常数与成分的作用为，使α″相通过成分波扩散机制从β相中产生，并使β相稳定性提高从而在应力作用下不发生任何相变；
12、步骤3：调整α″相晶格常数与成分，使其晶格常数a为0.29～0.30nm，晶格常数b为0.49～0.51nm，晶格常数c为0.46～0.48nm，所述α″相中的β稳定元素含量低于20wt.％；所述调整α″相晶格常数与成分的作用为，使α″相转变为板条状形貌，并在应力作用下发生连续晶格畸变；
13、步本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种宽温区高强超弹合金，其特征在于，所述合金，通过调整α″相与β相的晶格常数，使α″相与β相在应力作用下发生弹性晶格畸变，进而同时提升弹性应变与强度，在零下-200～120℃的温度范围内具备大于1.5％的弹性应变与大于1000MPa的抗拉强度。
2.如权利要求1所述的一种宽温区高强超弹合金，其特征在于，所述α″相被调整后，同时满足：晶格常数a为0.29～0.30nm，晶格常数b为0.49～0.51nm，晶格常数c为0.46～0.48nm，晶格常数比b/a为1.60～1.73。
3.如权利要求2所述的一种宽温区高强超弹合金，其特征在于，所述β相被调整后，同时满足：晶格常数aβ为0.32～0.34nm，且晶格常数aβ与α″相晶格常数b之间满足关系式：
4.如权利要求1所述的一种宽温区高强超弹合金，其特征在于，所述α″相被调整后具有板条形貌，长宽比为3～10；
5.权利要求1-4任意一项所述的一种宽温区高强超弹合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的一种宽温区高强超弹合金的制备方法，其特征在于，所
7.如权利要求5所述的一种宽温区高强超弹合金的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，调节β相晶格常数的方法，按照以下步骤依次进行：
8.如权利要求5所述的一种宽温区高强超弹合金的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，调节α″相晶格常数的方法，按照以下步骤依次进行：
...【技术特征摘要】
1.一种宽温区高强超弹合金，其特征在于，所述合金，通过调整α″相与β相的晶格常数，使α″相与β相在应力作用下发生弹性晶格畸变，进而同时提升弹性应变与强度，在零下-200～120℃的温度范围内具备大于1.5％的弹性应变与大于1000mpa的抗拉强度。
2.如权利要求1所述的一种宽温区高强超弹合金，其特征在于，所述α″相被调整后，同时满足：晶格常数a为0.29～0.30nm，晶格常数b为0.49～0.51nm，晶格常数c为0.46～0.48nm，晶格常数比b/a为1.60～1.73。
3.如权利要求2所述的一种宽温区高强超弹合金，其特征在于，所述β相被调整后，同时满足：晶格常数aβ为0.32～0.34nm，且晶格常数aβ与α″相晶格常数b之间满足关系式：
4.如权...
【专利技术属性】
技术研发人员：宫得伦，张宇翔，郝玉琳，侯文韬，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。