本发明专利技术涉及一种Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料，以该记忆合金复合材料的总量计，其包括以下成分：原子百分比为6-33％的Si元素，Ti、Si、Ni三元素满足(50+x-y)∶3x∶(50-4x+y)，其中x＝2-1l，y＝0-3，Ti、Ni和Si三种元素的原子百分数之和为100％。该记忆合金复合材料的制备方法包括以下步骤：按Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料的成分配比选取纯度在99wt.％以上的单质钛、单质硅、单质镍；将单质钛、单质硅、单质镍放入真空度高于10-1Pa或惰性气体保护的熔炼炉中，熔炼成Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料。本发明专利技术提供的复合材料既具备记忆合金智能复合材料所具有的属性，同时又具有强度高，界面结合良好等特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种Ti5SiZTiNi记忆合金复合材料及其制备方法，尤其是ー种具有原位自生的TiNiSi记忆合金复合材料及其制备方法。
技术介绍
TiNi基形状记忆合金由于具有形状记忆效应、超弾性、粘弹性、高阻尼等特性，其复合材料的智能属性越来越引起国内外学者关注。将毫米级的TiNi丝复合于铝(合金)、镁合金、高分子及水泥中，可使复合材料具有升温自增强、控制变形、抑制裂纹扩展、提高冲击韧性、减震降噪等特性；200580036111. 7号专利申请公开了一种记忆合金纤维增强的复合材料，其是在纤维增强聚合物复合材料中加入形状记忆合金丝，以提高复合材料的抗冲击性；由于毫米级的TiNi丝比表面积小，在相变回复力作用下，其与基体的界面存在较大剪切应力，容易发生塑性变形或开脱，因此人们渴望获得比表面积大、界面结合强度高的微 米或纳米级TiNi记忆合金原位自生复合材料。因此，如何获得ー种既具备记忆合金智能复合材料所具有的属性，同时又具有强度高，界面结合良好等优点的记忆合金复合材料，仍是本领域目前亟待解决的问题之一。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供ー种Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料，其是通过原位自生而获得的Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料，具有強度高，界面结合良好等特点。本专利技术的目的还在于提供上述Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料的制备方法，其是通过将金属单质进行熔炼得到Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料。为达到上述目的，本专利技术提供了ー种Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料，以所述记忆合金复合材料的总量计，其包括以下成分原子百分比为6-33%的Si元素，Ti、Si、Ni三元素满足(50+x-y) 3x (50-4x+y)(原子比)，其中 x = 2-ll，y = 0-3，Ti、Ni 和 Si 三种元素的原子百分数之和为100%。本专利技术提供的Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料由TiNi相和Ti5Si3相组成。TiNi相中含有少量Si元素，Ti5Si3相中含有少量Ni元素，通过控制三种元素的比例，可以控制Ti5Si3和TiNi两相的体积比，由此可以控制复合材料的強度与塑性。当X = 2时，该Ti5SiノTiNi记忆合金复合材料強度最高。在本专利技术提供的具体技术方案中，Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料是以Ti、Ni和Si三种金属单质为原料通过熔炼制备，在熔炼过程中，Ti5Si3相会以原位自生的方式形成于TiNi基体中，两相界面结合良好，具有很高的界面结合强度。根据本专利技术的具体技术方案，可以通过调整Si元素的含量来控制记忆合金复合材料中Ti5Si3相的体积百分数，从而调整复合材料的強度；优选地，Si的原子百分比含量(以Ti、Si和Ni元素的总原子百分比含量计)控制在6-15%;更优选地，Si的原子百分比含量控制在6-12%。本专利技术提供的Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料中，除去按照原子比为5 3形成的Ti5Si3相所需的Ti元素与Si元素之外,剩余的Ti元素与Ni元素形成TiNi相,优选地，TiNi相中Ti元素与Ni元素的原子比(0.9-1. I) I。通过控制TiNi相中的Ti和Ni的原子比，可以避免Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料中产生Ti2Ni、Ni3Ti等脆性相。根据本专利技术的具体技术方案，优选地，以所述Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料的总原子百分比计，本专利技术提供的Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料还含有l_5at. %的Fe元素，Fe元素的量计入Ni元素的原子比中，即在此种情况下，计算Ti元素、Si元素和Ni元素的比例吋，Fe元素直接折算成Ni元素计入，Ti元素、Si元素以及Ni元素与Fe元素之和的原子比为(50+x-y) 3x (50_4x+y),其中X = 2_ll,y = 0-3。Fe可以直接取代复合材料中的Ni。Fe的掺入可以有效地把TiNi的马氏体相变温度控制在室温以下，从而实现对于记忆合金复合材料中TiNi相的相变温度的控制。本专利技术还提供了上述Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料的制备方法，其包括以下步 骤按Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料的成分配比选取纯度在99wt. %以上的单质硅、单质钛、单质镍；将单质硅、单质钛、单质镍放入真空度高于KT1Pa或惰性气体保护的熔炼炉中，熔炼成Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料。当所述Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料含有Fe元素时，可以以单质Fe的形式加入，并且，可以将纯度99wt. %以上的单质铁与单质硅、单质钛、单质镍一起放入熔炼炉中。本专利技术所提供的Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料存在明显的可逆马氏体相变，同时Ti5Si3相和TiNi相通过原位共晶复合得到超细组织，因此，本专利技术所提供的Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料具有高強度。附图说明图Ia和图Ib是实施例I提供的Ti52Ni42Si6记忆合金复合材料经过均匀化退火后的扫描电镜照片。图2是实施例I提供的Ti52Ni42Si6记忆合金复合材料经过均匀化退火后的XRD谱线。图3是实施例I提供的Ti52Ni42Si6记忆合金复合材料经过均匀化退火后的DSC曲线。图4是实施例I提供的Ti52Ni42Si6记忆合金复合材料经过均匀化退火后的压缩应力-应变关系曲线。图5a和图5b是实施例2提供的Ti53Ni37Siltl记忆合金复合材料经过均匀化退火后的扫描电镜照片。图6是实施例2提供的Ti53Ni37Siltl记忆合金复合材料经过均匀化退火后的XRD谱线。图7是实施例2提供的Ti53Ni37Siltl记忆合金复合材料经过均匀化退火后的DSC曲线。图8是实施例2提供的Ti53Ni37Siltl记忆合金复合材料经过均匀化退火后的压缩应力-应变关系曲线。图9a和图9b是实施例3提供的Ti51Ni39Si6Fe4记忆合金复合材料经过均匀化退火后的扫描电镜照片。图10是实施例3提供的Ti51Ni39Si6Fe4记忆合金复合材料经过均匀化退火后的XRD谱线。图11是实施例3提供的Ti51Ni39Si6Fe4记忆合金复合材料经过均匀化退火后的压缩应カ-应变关系曲线。具体实施例方式为了对本专利技术Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料及其制备方法有更深刻地理解，现对本专利技术的技术方案进行进一步的说明，但不能理解为对本专利技术的可实施范围的限定。 本专利技术提供的Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料的制备方法可以包括以下具体步骤I.按Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料成分配比选取纯度在99wt. %以上(优选为99. 9wt. %)的硅、纯度在99wt. %以上(优选为99. 9wt. %)的钛、纯度在99wt. %以上(优选为99. 9wt. % )的镍；2.将所述复合材料成分放入熔炼炉中，熔炼得到Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料，然后将其浇铸成铸锭；3.在真空炉内，在800-1050°C (优选为950°C)下对铸锭进行5_60h(优选为IOh)的均匀化退火。实施例I本实施例提供了ー种Ti52Ni42Si6记忆合金复合材料其是通过以下步骤制备得到的(I)、以Ti52Ni42Si6记忆合金复合材料的总量计，按Si含量6本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.ー种Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料，以该记忆合金复合材料的总量计，其包括以下成分原子百分比为6-33%的Si元素，以原子百分比计Ti、Si、Ni三元素满足(50+x-y) 3x (50-4x+y)，其中 x = 2-11，y = 0-3, Ti、Ni 和 Si 三种元素的原子百分数之和为100%。2.如权利要求I所述的Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料,其中，当x= 10/3时,所述Ti5Si3AiNi记忆合金复合材料为共晶型复合材料；当X > 10/3时，所述Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料为过共晶型复合材料；当X < 10/3时，所述Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料为亚共晶型复合材料。3.如权利要求I所述的Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料，其中，所述复合材料由TiNi相和Ti5Si3相组成。4.如权利要求I所述的Ti5Si3/TiNi记忆合金复合材料,其中，所述复合材料还含有.l-5at. %的Fe元素，并且，所述Fe元素的量计入所述Ni元素的原子百分比中。5.如权利要求I所述的Ti...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜大强，陈岩，崔立山，郝世杰，茹亚东，蒋小华，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：
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