[发明专利]一种高强度高阻尼的Ti3Sn/TiNi记忆合金复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种记忆合金复合材料，尤其涉及一种高强度高阻尼的Ti₃Sn/TiNi记忆 合金复合材料，属于金属复合材料领域。

背景技术

随着现代工业和运输业的发展，由振动引起的噪音污染逐渐成为严重的环境问题之 一。在日常生活中，这类振动和噪声会给人们的生活和工作带来影响，危害人体的健康， 使人疲倦、耳鸣，严重者甚至丧失工作能力。在工程中，振动和噪声带来的宽频带随机 激振会引起结构的多共振峰响应，还会直接影响电子器件、仪器和仪表的正常工作，严 重时造成灾难性后果。在军事中，由于武器装备和飞行器的发展日趋高速化和大功率化， 各种飞行器在飞行过程中受到发动机和高速气流的激励，所产生的振动和谐动响应而产 生的结构疲劳是十分严重的。

采用高阻尼材料进行减振降噪是解决上述问题十分有效的手段。为了减少各种灾害 所带来的影响，对阻尼技术的研究已经成为迫切需要进行的研究。目前，功能性阻尼材 料已经在尖端武器装备、航天飞行器、航海、民用建筑、环境保护等方面得到广泛应用。 但高阻尼材料往往强度较低，严重限制了其作为工程结构件的使用，人们一直希望得到 一种具备较高强度的新型阻尼材料。

因此，寻找一种具有高强度、高阻尼的材料来满足高载荷振动工作环境的要求是本 领域亟待解决的问题之一。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种新型的Ti₃Sn/TiNi记忆合金复合 材料，通过控制Ti、Sn和Ni三种元素的比例，进而控制Ti₃Sn和TiNi两相的体积比， 从而获得既具有较高的强度，又具有较高的阻尼(低频内耗和高频声衰减)的记忆合金 复合材料。

本发明的目的还在于提供上述Ti₃Sn/TiNi记忆合金复合材料的制备方法，通过铸态 原位自生的方法将两相高阻尼材料复合到一起。

为达到上述目的，本发明首先提供了一种Ti₃Sn/TiNi记忆合金复合材料，其包括Ti 元素、Sn元素和Ni元素，三者的原子比为(0.25x+y)∶0.25x∶(100-y-0.5x)，其中，x＝ 16-84，y＝45.333-53.818。

本发明提供的上述Ti₃Sn/TiNi记忆合金复合材料是由Ti₃Sn和TiNi两相高阻尼材料 组成的，该复合材料呈现出具有高阻尼特性的同时还具有高强度的特点。通过控制三种 元素的比例，可以控制Ti₃Sn和TiNi两相的体积比，由此可以控制复合材料的强度。当 x＝32时，该Ti₃Sn/TiNi记忆合金复合材料为共晶型复合材料。此时的共晶型复合材料中， Ti₃Sn相和TiNi相的体积比约为4∶6，复合材料的强度最高。当x＞32时，该Ti₃Sn/TiNi 记忆合金复合材料为过共晶型复合材料；当x＜32时，该Ti₃Sn/TiNi记忆合金复合材料 为亚共晶复合材料。当复合材料为过共晶型复合材料和亚共晶型复合材料时，复合材料 的强度相对共晶型复合材料要低一些。

本发明提供的新型Ti₃Sn/TiNi记忆合金复合材料由Ti₃Sn和TiNi两相组成，Ti₃Sn 相中可以含有少量的Ni，TiNi相中可以含有少量的Sn。在本发明的具体技术方案中， Ti₃Sn/TiNi记忆合金复合材料是以Ti、Ni、Sn金属单质为原料通过熔炼制备的，在熔炼 过程中，Ti₃Sn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。

根据本发明的具体技术方案，可以通过调整Sn元素的含量来控制记忆合金复合材 料中Ti₃Sn相的体积百分数，从而调整复合材料的强度和阻尼特性，优选地，Sn的原子 百分含量(以Ti、Sn和Ni元素的总原子百分含量计)控制在4-21％之间。当Sn的原 子百分含量为8％时，复合材料中Ti₃Sn相的体积分数为40％(即Ti₃Sn相和TiNi相的 体积比约为4∶6)，此时复合材料的强度最高。