[发明专利]一种TiNi合金多功能一体化的复合热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种TiNi合金多功能一体化的热处理方法。

背景技术

TiNi合金具有独特的形状记忆特性与超弹性行为以及优异的阻尼行为，用TiNi合金制成的连接件、紧固件和减振元件在航天航空等多种结构中有着广泛应用，其应用可有效简化结构、减轻重量、提高使用性能和安全可靠性。目前我国已用于航天航空结构中的TiNi合金构件主要利用了TiNi合金的某一个单一功能，记忆效应或超弹性等。随着研究的深入和应用的推广，航天结构中的均载连接和高阻尼减振等要求TiNi合金兼具有多种功能，只具有单一功能的TiNi合金已不能满足航空航天结构对智能材料的迫切需求。为实现上述目的，要求TiNi合金构件兼具有大的恒弹力应变、高的平台应力和高阻尼特性以及高应变恢复特性等多种功能。但是现有TiNi合金的热处理方法仅能满足TiNi合金优异的非线性超弹性、高阻尼特性和高应变恢复特性等多种功能中的一项或者两项，热处理后的TiNi合金性能单一，因此TiNi合金的多功能化热处理工艺技术亟待解决。

发明内容

本发明为了解决现有热处理方法处理的TiNi合金性能单一，而提供了一种TiNi合金多功能一体化的复合热处理方法。

本发明TiNi合金多功能一体化的复合热处理方法按以下步骤进行：一、将TiNi合金放入深冷设备中进行深冷处理，控制深冷温度为5～15℃，冷变形量为15％～25％；二、深冷处理后的TiNi合金放入保温设备中进行中温退火，在400～500℃的条件下保温0.5～1.5h；三、TiNi合金退火后放入时效炉中进行约束时效处理，控制约束应力为180～220MPa，在450～550℃的条件下时效0.5～1.5h；即实现了TiNi合金的多功能一体化。

本发明的TiNi合金热处理方法先通过适当的深冷变形处理，在基体中引入适量位错；在随后的中温退火过程中，发生位错重排以及热马氏体相变，形成了平直清晰的马氏体界面组态同时位错重排形成规则位错组态；再通过约束时效在基体上形成细小、弥散、取向分布的Ti₃Ni₄沉淀相。本发明的TiNi合金热处理方法使得TiNi合金兼具有可动性好的共格马氏体界面，规则位错组态，以及细小且弥散分布Ti₃Ni₄相的微观组织结构，从而具有了优异的形状记忆性能、超弹性性能和阻尼特性。

本发明处理后的TiNi合金的最大可恢复应变为80％以上，恢复应力为500MPa以上，恒弹力应变为60％以上，上平台应力为500MPa以上，SDC为30％以上，本发明的复合热处理方法使得处理后的TiNi合金同时具有良好形状记忆效应、超弹性性能和阻尼特性。与现有的热处理方法处理后的TiNi合金相比较，本发明处理的TiNi合金综合性能好，具有良好的多功能一体化的特点。

附图说明

图1表示采用本发明的TiNi合金多功能一体化的复合热处理方法得到的第一种TiNi合金、中温退火方法处理得到的第二种TiNi合金、深冷处理方法处理得到的第三种TiNi合金和时效处理方法处理得到的第四种TiNi合金的最大可恢复应变柱形图，其中横坐标上1表示第一种TiNi合金的最大可恢复应变柱形图、2表示第二种TiNi合金的最大可恢复应变柱形图、3表示第三种TiNi合金的最大可恢复应变柱形图、4表示第四种TiNi合金的最大可恢复应变柱形图；

图2表示采用本发明的TiNi合金多功能一体化的复合热处理方法得到的第一种TiNi合金、中温退火方法处理得到的第二种TiNi合金、深冷处理方法处理得到的第三种TiNi合金和时效处理方法处理得到的第四种TiNi合金的恢复力柱形图，其中横坐标上1表示第一种TiNi合金的恢复力柱形图、2表示第二种TiNi合金的恢复力柱形图、3表示第三种TiNi合金的恢复力柱形图、4表示第四种TiNi合金的恢复力柱形图；

图3表示采用本发明的TiNi合金多功能一体化的复合热处理方法得到的第一种TiNi合金、中温退火方法处理得到的第二种TiNi合金、深冷处理方法处理得到的第三种TiNi合金和时效处理方法处理得到的第四种TiNi合金的恒弹力应变柱形图，其中横坐标上1表示第一种TiNi合金的恒弹力应变柱形图、2表示第二种TiNi合金的恒弹力应变柱形图、3表示第三种TiNi合金的恒弹力应变柱形图、4表示第四种TiNi合金的恒弹力应变柱形图；