[发明专利]一种窄温区控温Ni-Ti形状记忆合金及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种窄温区控温Ni‑Ti形状记忆合金的制备方法，包括以下步骤：(1)对未经处理的Ni‑Ti形状记忆合金进行脉冲电流退火热处理：脉冲电流强度I为900A～1300A，退火时间t为30min～60min；退火温度T为450℃～900℃；(2)对经脉冲电流热处理的Ni‑Ti形状记忆合金进行液氮淬火处理，得到窄温区控温Ni‑Ti形状记忆合金。本发明还公开了窄温区控温Ni‑Ti形状记忆合金及其应用。本发明能确实有效地促进Ni₄Ti₃析出相的析出，有效制备窄温区控温的形状记忆合金，大大缩短热处理所用的时间，具有节能环保的效果。

技术领域

本发明涉及Ni-Ti形状记忆合金领域，特别涉及一种窄温区控温Ni-Ti形状记忆合金及制备方法和应用。

背景技术

形状记忆合金是指具有一定初始形状的合金在低温下经塑性形变并固定成另一种形状后，通过加热到相变临界温度以上又可以恢复成初始形状的一类合金。形状记忆合金是一种集感知和驱动于一体的功能材料。目前，形状记忆合金在航空航天领域内的应用有很多成功的范例，比如，人造卫星天线可以用形状记忆合金制作，发射之前将抛物面天线折叠装进卫星体内，火箭升空把人造卫星送到预定轨道后，加温使折叠的形状记忆卫星天线自然展开，恢复其抛物面形状；形状记忆合金在临床医疗领域内也有着广泛的应用前景，例如人造骨骼、伤骨固定加压器、牙科正畸器等。另外，形状记忆合金也同我们的日常生活息息相关，以形状记忆合金制成的控温弹簧为例，把该弹簧放在热水中，弹簧的长度立即伸长，再放到冷水中，它会立即恢复原状。利用形状记忆合金弹簧可以控制浴室水管的水温，在水温过高或过低时通过记忆功能，调小或调大热水的流量，从而达到QBT2806-2006温控水嘴标准中恒温水龙头最高水温不得高于49℃的规定。

在制备形状记忆合金的过程中，要获得所需的使用性能往往需要经过一定工序的热处理。传统的热处理方法一般是对合金进行长时间(几小时甚至几十小时)的退火处理才能达到目的，但是这种热处理方式不仅耗费大量时间，而且能耗极大，造成较大的环境污染。大量研究表明在Ni-Ti形状记忆合金中，记忆相NiTi₂颗粒在NiTi合金基体中的析出可引起Ni、Ti原子比改变，进而很大程度上影响Ni-Ti形状记忆合金的相变点，当基体中Ni原子含量比较高时，Ni-Ti形状记忆合金的相变点甚至低于0℃以下，这将严重影响其形状记忆效应在实际工程中的应用。同时原子比的变化可能会彻底改变Ni-Ti形状记忆合金的相变类型，此时，形状记忆合金并不能由奥氏体B2→B19′马氏体进行一步相变，而需要由R相变进行过渡，发生B2→R→B19′两步相转变。而Ni₄Ti₃相在B2相中不仅改变了Ni、Ti原子比，且其共格析出使基体中产生了内应力，也延缓了B2→B19′的相变速度，使形状记忆效应更加显著，因而热处理后出现相变归因于NiTi₂相的减少并产生了Ni₄Ti₃析出相，这有利于实现形状记忆效应的调控及其工程应用。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种窄温区控温Ni-Ti形状记忆合金的制备方法，能确实有效地促进Ni₄Ti₃析出相的析出，有效制备窄温区控温的形状记忆合金，并且可以大大缩短热处理所用的时间，具有节能环保的效果。

本发明的另一目的在于提供一种窄温区控温Ni-Ti形状记忆合金材料。

本发明的再一目的在于提供上述窄温区控温Ni-Ti形状记忆合金的应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种窄温区控温Ni-Ti形状记忆合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)对未经处理的Ni-Ti形状记忆合金进行脉冲电流退火热处理：脉冲电流强度I为900A～1300A，退火时间t为30min～60min；退火温度T为450℃～900℃；