[发明专利]记忆合金材料弹性垫片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种记忆合金材料，尤其是涉及一种记忆合金材料弹性垫片及其制备方法。

背景技术

1962年美国一个研究所偶然发现了TiNi合金的“形状记忆”效应，“形状记忆效应”是某些呈现“马氏体相变”的合金具有的一种奇特功能。合金处于低温相时(即马氏体相时)，施加外力使之改变形状，然后使其温度升高，当温度升至临界温度(相变点As)时，“马氏体”开始向“奥氏体”(母相)转变，这个过程就是恢复原来形状的过程。当温度升到相变完成温度时(As)，形状便恢复了变形前的形状，也就是说，“记忆”了原来的形状。这种功能称为“形状记忆效应”。经过几十年的发展，记忆合金(NiTi合金、Ti-Ni合金)被普遍应用在航天航空领域、电子仪器设备上的火灾报警器、插接件、集成电路的钎焊，医疗上的人造心瓣膜、脊椎矫正棍、头颅骨修补整形、口腔牙齿矫形和颌骨修补手术等。目前多种成分不同的合金具备这种功能，但唯有TiNi合金具备优良的记忆功能、机械性能、抗腐蚀性能、生物相容性等性能，所以成为今天应用最广的一种记忆合金材料。

电力传输过程是一个能量传输过程，能量的损失主要以热能的形式损失掉了。这种“热能”又大致分两部分，一是导线“固有电阻”造成的热能损失，再就是电路连接处，因“接触电阻”造成热能损失。因导线“固有电阻”发热造成的损失可用其他办法解决，而“接触电阻”造成发热损失却为与温度相关的“记忆合金”的应用提供了用武之地。电路连接处必然有接触电阻，电流经电阻而发热，电阻越大，发热越厉害，能量损失越大。为了减少损失，就要减小“接触电阻”。而接触电阻与导体互相搭接的压力大小有关，压力越大，“接触电阻”越小，发热越少。反之，压力越小，“接触电阻”越大，发热越厉害。而且这一发热过程还会造成恶性循环，因发热使接触面氧化，从而使“接触电阻”进一步增加，于是发热越加厉害。如果不进行处理，后果是严重浪费电能、高温损害电力设备绝缘能力、造成火灾或烧断电路。目前，电路连接主要靠螺栓固定。在连接前，处理好接触面，保证接触面清洁、平整，然后，用螺栓紧固。为了防松，螺母下加了开口或碟型弹簧垫片。这是目前最普遍常用的比较可行的机械连接方式。但是输电系统不但有发热现象，还是一个50hz震动环境。震动常会造成紧固系统失效，会造成以上所说的恶性循环，造成电能浪费和事故。如果把“形状记忆合金”做成了紧固系统的“弹簧垫片”，它随着温度升高会恢复它的记忆形状，对紧固系统施加压力，由于压力增加，减小了接触电阻，减少了发热，有效抑制了如上所说的“恶性循环”。普通弹簧垫会因温度升高而氧化、失去弹力，使紧固系统失效而进入松动-接触电阻升高-发热-更松动的恶性循环。而使用“形状记忆合金”弹簧垫后抑制恶性循环的过程是：紧固系统因震动造成松动-接触电阻增大-发热-记忆合金弹簧垫恢复形状对紧固系统施压-接触电阻减小-温度降低，有效抑制了恶性循环，达到节能降耗减少事故的目的。

假设我们用TiNi记忆合金丝做成了一根相变温度(As)40℃的记忆合金弹簧，其长度为10cm。在低于40℃时将其压缩至5cm(或将其拉伸至15cm)然后将温度逐渐升高，当达到40℃时其形状开始恢复，即朝10cm变化，随着温度升高，最终变化到记忆的10cm长的形状。弹簧在由5cm向原状10cm变化时，将产生向外的压力、由15cm向原状10cm变化时，将产生内的拉力。

利用记忆合金材料温度形变特性制作弹性垫片代替现在广泛采用的传统碳钢材料、不锈钢弹性垫片至今尚未见报道，

中国专利CN102278357A公开一种弹性垫片，其整体为n形，包括整体成型的本体和一向外弯曲的弹性悬臂。在将该弹性垫片放置于连接装置之间后，弹性悬臂受力会贴近弹性垫片本体。当连接装置之间因松动而出现空隙后，弹性悬臂会回弹，抵住其中一个与之配合的连接装置，阻止连接装置松动。

中国专利CN201322037公开一种组合弹性垫片，它由至少两片碟形弹性垫片组合构成，所述碟形弹性垫片上设有连续碟形曲面及相同直径的中心通孔。该实用新型适用于高温阀门、管线、反应器、热交换器、高温泵等多种设备的法兰螺栓紧固。

发明内容

本发明的目的在于提供一种与现有传统高碳钢、不锈钢等传统材料弹性垫片相同规格、相同形状垫片，主要适于电力设备接头的记忆合金材料弹性垫片及其制备方法。

所述记忆合金材料弹性垫片为镍钛合金垫片，所述镍钛合金按原子数比为NI∶TI＝52∶48。

所述记忆合金材料弹性垫片的制备方法包括以下步骤：