[发明专利]形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及Ti基非晶复合材料领域。

背景技术

非晶合金由于其无定形的结构，具有高强度、硬度和耐磨耐蚀性，弹性模量不到钢的一半，可以做复合夹层延长加载的作用时间，减小冲击；具有类似于贫铀合金的高绝热剪切敏感性和更高的强度，以及特有的“自锐性”，避免了晶体材料受冲击导致的沿结晶结构边缘破裂，已被美国军方用来制造非晶穿甲弹。最近制备出的轻型、耐磨耐蚀、高强度的大块Ti基非晶合金在航天领域有很大的应用前景。TiNi形状记忆合金的高应变动态响应特性在军事、航空等领域亦具有重要应用，同时TiNi记忆合金制备非晶复合材料能够显著改善大块非晶合金的室温脆性。这种新型的形状记忆晶粒/非晶基复合材料的研究，有利于有色金属深度开发工作和利用效率的提高，以及高性能合金生产企业的带动。

半固态金属加工是金属在凝固过程中，进行搅拌或通过控制凝固条件，抑制树枝晶生长或破碎所生成的树枝晶，形成具有等轴、均匀、细小的初生相，均匀分布于液相中的悬浮半固态浆料，这种浆料在外力或磁场作用下，当固相率很高时仍具有较好的流动性。利用压铸、挤压、模锻等常规工艺进行加工成形，也可以用其他特殊的成形方法加工零件。与传统的液态铸造相比，半固态铸造铸件的凝固收缩率小，成型温度低，对模具的热冲击小, 可以使模具寿命延长, 有利于连续自动化生产，是21世纪前沿性金属加工技术。

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基非晶复合材料的制备方法。

本发明是形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料的制备方法，其步骤为：熔炼母合金时升温至过热温度在液相线温度T_L以上100~200℃，熔炼时间为1~3min，然后降温至合金固相线温度T_S和液相线温度T_L之间的半固态温度，保温5~10min，铜模压铸成型并在150~250℃退火得到制件。

本发明制备的复合材料组织得到有效优化，获得奥氏体相晶粒细小、圆整度高、组织致密，断裂强度和塑韧性较半固态处理前显著提高。

附图说明

图1为实施例1未经处理试样制件心部奥氏体相组织为较粗大的树枝晶的金相图，图2为实施例2未经处理试样制件心部奥氏体相组织为较粗大的树枝晶，图3为实施例1经过半固态处理试样心部的金相图，图4为实施例2经过半固态处理试样心部的金相图，图5为未经半固态处理制备试样的室温压缩应力应变曲线，图6为经过半固态处理的试样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基非晶复合材料的制备方法，其步骤为：熔炼母合金时升温至过热温度在液相线温度T_L以上100~200℃，熔炼时间为1~3min，然后降温至合金固相线温度T_S和液相线温度T_L之间的半固态温度，保温5~10min，铜模压铸成型并在150~250℃退火得到制件。

根据以上所述的制备方法，合金成分为(Ti₅₀Ni_50-yM_y)_100-xCu_x合金成分，其中：M为Fe、Co、Nb、Al、Zr、Si元素的一种或者几种，x=5 ~ 33，y=0 ~ 0.25。

根据以上所述的制备方法，其具体步骤为：

（1）配料：按母合金名义成分称取个元素；

（2）熔炼制母合金：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；过热温度在液相线温度T_L以上100~200℃；

（3）半固态温度保温后铜模压铸成型非晶复合材料制件；