[发明专利]一种表面注入金属元素的NiTi形状记忆合金及其制备方法

权利要求书

1.一种表面注入金属元素的NiTi形状记忆合金，其特征在于：在NiTi形状记忆合金的表面注入金属元素，表面形成一层纳米复合氧化物薄膜，所述的纳米复合氧化物薄膜由二氧化钛和注入的金属元素形成的氧化物组成。

2.根据权利要求1所述的表面注入金属元素的NiTi形状记忆合金，其特征在于：所述的金属元素为Hf、Zr或Nb，元素的注入量为O.5×10¹⁷～2.5×10¹⁷个离子/cm²，形成的纳米复合氧化物薄膜成分为HfO₂/TiO₂、ZrO₂/TiO₂或Nb₂O₅/TiO₂，厚度为60nm～100nm；纳米复合氧化物薄膜中的Hf、Zr或Nb的元素含量随纳米复合氧化物薄膜的厚度服从高斯分布，并且高斯分布曲线上Hf、Zr或Nb的元素含量的最大值为9％～22％。

3.根据权利要求1所述的表面注入金属元素的NiTi形状记忆合金，其特征在于：所述的金属元素为Hf，注入量为1.0×10¹⁷个离子/cm²，形成的纳米复合氧化物薄膜成分为HfO₂/TiO₂，厚度为80nm。

4.根据权利要求1所述的表面注入金属元素的NiTi形状记忆合金，其特征在于：所述的金属元素为Hf，注入量为2.5×10¹⁷个离子/cm²，形成的纳米复合氧化物薄膜成分为HfO₂/TiO₂，厚度为80nm。

5.根据权利要求1所述的表面注入金属元素的NiTi形状记忆合金，其特征在于：所述的金属元素为Zr，注入量为0.5×10¹⁷个离子/cm²，形成的纳米复合氧化物薄膜成分为ZrO₂/TiO₂，厚度为60nm。

6.根据权利要求1所述的表面注入金属元素的NiTi形状记忆合金，其特征在于：所述的金属元素为Zr，注入量为2.5×10¹⁷个离子/cm²，形成的纳米复合氧化物薄膜成分为ZrO₂/TiO₂，厚度为100nm。

7.根据权利要求1所述的表面注入金属元素的NiTi形状记忆合金，其特征在于：所述的金属元素为Nb，注入量为1.5×10¹⁷个离子/cm²，形成的纳米复合氧化物薄膜成分为Nb₂O₅/TiO₂，厚度为100nm。

8.根据权利要求1所述的表面注入金属元素的NiTi形状记忆合金，其特征在于：所述的金属元素为Nb，注入量为2.5×10¹⁷个离子/cm²，形成的纳米复合氧化物薄膜成分为Nb₂O₅/TiO₂，厚度为90nm。

9.一种表面注入金属元素的NiTi形状记忆合金的制备方法，其特征在于：包括以下几个步骤：

第一步：基体前处理

选取NiTi形状记忆合金基体，经打磨、抛光后，分别用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗；

第二步：离子注入Hf、Zr或Nb

(A)将NiTi形状记忆合金基体放入离子注入机中，设定真空度的压力为1×10^-4Pa，电压5～8KeV，溅射时间10～30min，进行氩离子溅射去除表面杂质；

(B)将氩离子处理后的NiTi形状记忆合金基体在离子注入机中进行Hf、Zr或Nb注入，靶材选择为Hf靶、Zr靶或Nb靶，纯度均为99.99％以上，设定真空度的压力为1×10^-4Pa，电压为45KeV，电流1～4mA，注入15min～75min后完成，制得表面注入金属元素的NiTi形状记忆合金。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述的第一步中的NiTi形状记忆合金基体为近等原子比的NiTi形状记忆合金基体；所述的离子注入机为MEVVA 10，MEVVA 50或MEVVA 100型号离子注入机。