[发明专利]基于两种形状记忆合金的非晶态复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供的基于两种形状记忆合金的非晶态复合材料，所述非晶态复合材料以NiTi形状记忆合金和CuAlNi形状记忆合金为基础体系，通过将各原料混合熔炼后快速冷却制得，其组成用化学式表示为：(Ni₅₀Ti₅₀)_x(Cu₈₂Al_13.5Ni_4.5)_y，其中：x＝0.39～0.58，y＝1‑x。本发明制得的非晶态复合材料兼顾了形状记忆合金和非晶态合金两种新型合金材料的优势性能，具有高弹性、高强度、大韧性和高塑性变形能力，其居里温度范围为256K～358K，极限屈服强度可达到1.5GPa，断裂强度超过1.6GPa，拉伸塑性可达到10％以上；本发明的非晶态复合材料具有潜在的应用前景，可作为结构材料进行大规模的实践应用。

技术领域

本发明涉及非晶态合金、形状记忆合金和复合材料领域，具体涉及一种基于两种形状记忆合金的非晶态复合材料及其制备方法。

背景技术

非晶态原子结构的金属玻璃材料具有优异的物理化学性能，如具有超高的屈服强度、超大的弹性应变极限以及较高的硬度等，而这些特性也使得金属玻璃材料具有广阔的应用前景。但是，由于非晶态的原子结构在带来高强度的同时，也因在变形过程中没有类似于传统合金大规模位错运动所产生的宏观塑性，从而导致金属玻璃材料在拉伸变形时产生灾难性断裂，所以金属玻璃材料难以作为结构材料获得大规模的实践应用。

目前，如何克服金属玻璃材料的这一缺点，已经成为近些年来材料科学领域研究攻克的重点。而形状记忆合金因具有形状记忆特性、塑性大、超弹性、强韧性以及高的抗腐蚀和耐磨性等诸多优点，越来越引起国内外学者的关注。

因此，为了克服非晶态原子结构的金属玻璃材料所存在的缺点，同时扩大形状记忆合金的使用范围，我们提出了新的工程理念，在基于两种性能优异的形状记忆合金的基础上，按非晶态合金形成能力的经验规律调配复合材料的成分结构，制备出一种具有高弹性、高强度、大韧性和高塑性变形能力的非晶态复合材料。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种具有高弹性、高强度、大韧性和高塑性变形能力的基于两种形状记忆合金的非晶态复合材料，该非晶态复合材料兼顾了形状记忆合金和非晶态合金两种新型合金材料的优势性能，具有广阔应用前景的。

本发明提供的一种基于两种形状记忆合金的非晶态复合材料，所述非晶态复合材料以NiTi形状记忆合金和CuAlNi形状记忆合金为基础体系；

进一步，所述非晶态复合材料的组成用化学式表示为：

(Ni₅₀Ti₅₀)_x(Cu₈₂Al_13.5Ni_4.5)_y，其中：x＝0.39～0.58，y＝1-x；

进一步，所述非晶态复合材料通过快速冷却法制得。

本发明还公开一种制备基于两种形状记忆合金的非晶态复合材料的方法，包括以下步骤：取单质铜、镍、钛、铝置于钛吸附的氩气环境中多次混合熔炼后，快速冷却制得非晶态的母合金铸锭；

进一步，所述母合金铸锭可通过铜模吸铸法或铜辊甩带法制成不同形状的非晶态材料；

进一步，所述铜模吸铸法的具体步骤包括：将所述母合金铸锭置于钛吸附的氩气环境中重新熔化后，利用负压铜模吸铸使合金熔体快速冷却成直径为2～6mm的铸棒复合材料；

进一步，所述铜辊甩带法的具体步骤包括：将所述母合金铸锭在石英管中通过电磁感应加热重新熔化后，利用气压喷射装置，将合金熔体喷射到高速旋转的铜辊上，使其快速冷却得到非晶合金条带复合材料；

进一步，所述单质铜、镍、钛、铝的纯度均大于99.9％；所述混合熔炼的次数为5～6次。