[发明专利]TiNiCu形状记忆合金基阻尼复合材料的制备方法

说明书

本发明TiNiCu形状记忆合金基阻尼复合材料的制备方法，涉及阻尼材料的制造，通过制备多孔TiNiCu形状记忆合金并在其孔洞中填充金属Mg制得TiNiCu形状记忆合金基阻尼复合材料即Mg/TiNiCu，克服了现有的多孔TiNiCu形状记忆合金制备方法中孔隙率和孔径及孔型均难以控制、现有的将Mg引入多孔合金中的技术不可用于Mg对多孔TiNiCu合金的填充、以及合金产品的阻尼性能及其他力学性能尚需提高的缺陷。

技术领域

本发明的技术方案涉及阻尼材料的制造，具体地说是TiNiCu形状记忆合金基阻尼复合材料的制备方法。

背景技术

随着社会的发展，机械设备趋于高速、高效和自动化，随之引起的振动、噪声和疲劳断裂问题亦越来越突出。振动和噪声限制机械设备性能的提高，严重破坏机械设备运行的稳定性和可靠性，并污染环境，危害人们的身心健康，因此减振降噪，改善人机工作环境是一个亟待解决的关键问题。为此，人们研究并开发出了多种解决工程中振动和噪声问题的方法和技术措施，其中阻尼技术是控制结构共振和噪声的最有效的方法。阻尼材料的开发就是从材料角度实现上述功能的重要措施之一。

由Cu原子部分替代近等原子比NiTi合金中的Ni原子而制成的TiNiCu合金是一类综合性能优异的新型的形状记忆合金。与NiTi合金相比，该类合金除同样具有优良的形状记忆效应及阻尼性能外，更具有稳定的马氏体转变温度、高的抗腐蚀性能、强的抑制Ni₄Ti₃相析出的能力以及低的生产成本。该类合金未来的应用领域将极其广泛，包括电子、机械、宇航、运输、建筑、化学、医疗、能源、家电以及日常生活用品等，几乎涉及产业界的所有领域。

由于现代工业的发展是以构件设计轻量化、高强度化、运行高速化为特点，因此为拓宽使用范围，高阻尼材料还必须兼有低的密度和高的力学性能。文献(Hongjie Jiang,Changbo Ke,Shanshan Cao,et al.Phase transformation and damping behavior oflightweight porous NiTiCu alloys fabricated by powder metallurgy process,Trans.Nonferrous Met.Soc.China,2013,23:2029-2036)披露了一种多孔TiNiCu形状记忆合金的制备方法，其利用孔洞效应成功实现了材料的轻量化及高阻尼化。然而，利用该文献所披露的工艺制得的多孔NiTiCu形状记忆合金的孔隙率、孔径、孔型均难以精确控制，且孔隙的存在会严重削弱NiTiCu形状记忆合金的力学性能，即难以满足上述高强度化的需求。因此，在多孔形状记忆合金的孔洞中填充第二相以提高其力学性能，是发展综合性能优异的高阻尼材料的必由之路。CN102808101A披露了多孔铜基形状记忆合金基阻尼复合材料的制备方法，是一种在多孔Cu基形状记忆合金中填充高分子的方法，利用该方法进一步提高了多孔形状记忆合金的阻尼性能，同时亦在一定程度上克服了多孔形状记忆合金在外加载荷下易在孔壁边缘产生应力集中或微裂纹的缺点，然而由于高分子材料的力学性能本身较差，其对上述多孔Cu基形状记忆合金力学性能的提高仍然有限。CN101407867A披露了一种向多孔NiTi合金中引入Mg或Mg合金的方法，其制得的产品比普通多孔NiTi合金具有更高的强度与阻尼能力。然而直接采用CN101407867A所披露的方法并不能实现Mg对TiNiCu合金的填充，因为TiNiCu合金与NiTi合金在性质上并不相同，TiNiCu合金中的Cu相在高温下极易与Mg反应，若直接采用CN101407867A的方法，所得复合体系由于Cu与Mg间的过量反应，填充相及基体相均会遭到严重破坏而不可能形成实用的材料。

发明内容