[发明专利]一种钴镍铁镓形状记忆合金材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种钴镍铁镓(Co₄₆Ni_25-xFe_xGa₂₉)形状记忆合金材料，通过添加Fe元素替代部分Ni元素来改变和控制Co₄₆Ni_25-xFe_xGa₂₉的相变温度，且使Co₄₆Ni_25-xFe_xGa₂₉的γ相含量控制在5～15％的范围内，从而在保证Co₄₆Ni_25-xFe_xGa₂₉具有较高的形状记忆性能的前提下兼具较好的塑性。

背景技术

一般将逆马氏体相变温度(驱动温度)高于200℃的形状记忆合金称为高温形状记忆合金，这类材料因其形状记忆效应和较高的相变温度在航空航天、消防、化工、核工业等领域得到了广泛的应用。

三元CoNiGa系合金是具有较好综合性能的高温形状记忆合金，其马氏体及逆马氏体相变温度随成分不同在很大范围内变化，其单晶材料具有较好的形状记忆性能及超弹性能，并且成本相对低廉，虽然该合金多晶材料比NiMnGa脆性小，但其仍难于加工变形，无法实际应用。

吴光恒(G.H.Wu)等人在2005年9月8日的应用物理学报(APPLIED PHYSICSLETTERS)上公开了Co₅₀Ni₂₂Ga₂₈:Fe_x，且X的取值为0，1.5，2，2.5的合金的超弹性能(Superelasticity of CoNiGa:Fe single crystals)。

发明内容

本发明的目的是提出一种Co₄₆Ni_25-xFe_xGa₂₉形状记忆合金材料，通过在三元CoNiGa系合金中添加一定量的Fe元素替代Ni元素来调节Co₄₆Ni_25-xFe_xGa₂₉形状记忆合金的马氏体相变温度及力学性能。保证其具有较高的形状记忆性能的前提下兼具较好的塑性。

本发明是一种化学式为Co₄₆Ni_25-xFe_xGa₂₉的形状记忆合金材料，其中X的原子百分比为1～6；通过添加Fe元素替代部分Ni元素来改变和控制Co₄₆Ni_25-xFe_xGa₂₉的相变温度，且使Co₄₆Ni_25-xFe_xGa₂₉的γ相含量控制在5～15％。

本发明制备Co₄₆Ni_25-xFe_xGa₂₉形状记忆合金材料的方法有如下步骤：

步骤一：称量配比

按Co₄₆Ni_25-xFe_xGa₂₉的原子百分比用量配比称取纯度为99.9％的钴(Co)、纯度为99.9％的镍(Ni)、纯度为99.9％的铁(Fe)和纯度为99.99％的镓(Ga)块材；

步骤二：熔炼、铸棒

将上述称取的钴、镍、铁、镓块材放入非自耗真空电弧炉内，抽真空至2×10^-3～5×10^-3Pa，充入高纯氩气至0.7×10⁵Pa；然后在1600～2000℃下反复熔炼原料3～5遍以使成分均匀，制成Co₄₆Ni_25-xFe_xGa₂₉形状记忆合金锭材；

然后，将上述Co₄₆Ni_25-xFe_xGa₂₉形状记忆合金锭材在1600～2000℃下熔化后直接浇注至非自耗真空电弧炉所带的水冷铜模具内，凝固制成Co₄₆Ni_25-xFe_xGa₂₉形状记忆合金铸棒；

步骤三：均匀化处理