[发明专利]形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及Ti基非晶复合材料领域，具体为一种形状记忆晶相增强增韧Ti基非晶复合材料的成分及其制备方法。

背景技术

钛基非晶具有密度低、强度高、良好的耐磨耐蚀性和生物相容性等的优势，在航天航空、机械、建筑、能源和生物医学等方面具有很大应用前景。但是，由于非晶合金原子排列呈现长程无序、短程有序结构，变形时缺乏常规晶体金属材料的位错和滑移等加工硬化机制，高度局域化的剪切行为使得其室温塑性和断裂韧性低，限制了非晶合金作为结构材料在工程中的广泛应用。近年来，人们提出了多种对非晶合金增韧的方法，其中引入第二相可根据各种性能指标选择，BMG基复合材料结构和性能具有可设计性，是一种有效的BMG增韧方法。

如2008年，W. L. Johnson课题组通过调整合金成分和半固态处理，在钛基非晶合金系中开发出具有显著塑性的β相枝晶增韧的复合材料，其室温拉伸总变形率分别为10.8%和13.1%，断面收缩率分别为50%和46%，该材料的塑韧性指标达到了传统金属材料的指标范围，但其变形屈服后仍表现出应变软化，使得工程推广受到了一定限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料及其制备方法。

本发明是形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料及其制备方法，形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料，Ti基非晶合金和能够产生形变诱导相变的过冷奥氏体相B2-TiNi以及马氏体相B19’-TiNi复合而成。

 形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料的制备方法，其步骤为：

（1）配料：

按权利要求1所示的(Ti_0.50Ni_0.50-yM_y)_100-xCu_x名义成分称取各组分；

（2）熔炼制(Ti_0.50Ni_0.50-yM_y)_100-xCu_x母合金：

将步骤（1）称得的所需原料放入真空高频电磁感应加热炉中；

调节真空磁悬浮熔炼炉的真空度2×10^-3～5×10^-3Pa，然后充高纯氩气使真空室的真空度至0.1×10^-3～0.8×10^-3Pa熔炼，合金锭反复熔炼至少三次；

（3）铜模吸铸法制备非晶复合材料试样：

将步骤（2）制备的(Ti_0.50Ni_0.50-yM_y)_100-xCu_x母合金放入悬浮熔炼水冷坩埚中重熔，调节真空磁悬浮熔炼炉的真空度2×10^-3～5×10^-3Pa，然后充高纯氩气使真空室的真空度至0.1×10^-3～0.8×10^-3Pa；

在感应电压5~10kV下熔炼时间1~3min后，通过负压铜模吸铸法将母合金吸铸成棒材。

 本发明与现有技术相比，有显著优点：所发明的复合材料以Ti基非晶合金作为基体材料，相比于单相非晶合金和以往的内生Ti基非晶复合材料，基体中原位析出具有形变诱导相变性质形状记忆晶相作为强韧相，达到显著提高强度和塑性的目的，并表现出强烈的加工硬化。

附图说明

图1为直径3mm的Ti基非晶复合材料的铸态XRD图，图2为直径3mm的Ti基非晶复合材料应力加载断裂后XRD图，图3为直径3mm的Ti基非晶复合材料的室温压缩应力应变曲线。

具体实施方式

 本发明是形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料及其制备方法，形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料，Ti基非晶合金和能够产生形变诱导相变的过冷奥氏体相B2-TiNi以及马氏体相B19’-TiNi复合而成。

 形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料的制备方法，其步骤为：

（1）配料：

按权利要求1所示的(Ti_0.50Ni_0.50-yM_y)_100-xCu_x名义成分称取各组分；