[发明专利]一种镍铜镓记忆合金膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种镍铜镓记忆合金膜的制备方法，该方法解决了现有Ni‑Cu‑Ga系列形状记忆合金脆性大，强度低和恢复力小等问题，同时保证合金的马氏体相变温度不至于降得太低，使合金抵御不可恢复应变的能力增强，从而提高了合金强度和恢复率；本发明采用磁控溅射的方法，并采用低温轧制的手段，形成的稀土记忆合膜具有较高的屈服强度，使得膜表面均匀致密、膜基结合强度高、力学性能优良。

技术领域

本发明涉及合金材料制造领域，具体涉及一种镍铜镓记忆合金膜的制备方法。

背景技术

形状记忆合金（Shape Memory Alloy，SMA）是指经过适当变形后，在一定物理条件变化下能自动做功而恢复变形前形状的合金。形状记忆合金因其具有较高的可恢复性形变，已成为一种重要的功能材料，获得了广泛应用。镍钛系形状记忆具有记忆恢复原形、无磁性、耐磨耐蚀、耐高温、无毒性的特点。不过，当前的形状记忆合金的屈服强度一般在700MPa以下。

Ni-Cu-Ga形状记忆合金是一类新型智能铁磁性形状记忆材料，兼有热弹性马氏体相变和铁磁性转变，不但具有传统形状记忆合金受温度场控制的形状记忆效应，而且还可在磁场作用下产生形状记忆效应。其磁控形状记忆效应的响应频率接近压电陶瓷，输出应变接近传统的温控形状记忆合金，是一种极具工程应用前景的智能材料。因其独特的特点使其在驱动器和传感器方面也得以广泛应用。但是，Ni-Cu-Ga块体材料尚存在脆性大、强度低和恢复力小等缺点，极大地限制了该材料的工程应用及其发展。

发明内容

本发明提供一种镍铜镓记忆合金膜的制备方法，该方法解决了现有Ni-Cu-Ga系列形状记忆合金脆性大，强度低和恢复力小等问题，同时保证合金的马氏体相变温度不至于降得太低，使合金抵御不可恢复应变的能力增强，从而提高了合金强度和恢复率；本发明采用磁控溅射的方法，并采用低温轧制的手段，形成的稀土记忆合膜具有较高的屈服强度，使得膜表面均匀致密、膜基结合强度高、力学性能优良。

为了实现上述目的，本发明提供了一种镍铜镓记忆合金膜的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）配料

按以下重量份配制混合粉

镍粉 56-65份；

铜粉 25-32份；

镓粉 9-12份

镝粉 0.3-1.2份

将混合粉置于不锈钢球磨罐中，注满无水乙醇后密封，在行星式球磨机上球磨3-4h，球磨中采用的球料比为10∶1，球磨机的转速为400-500r/min，之后，将球磨好的混合粉取出并置于滤纸上静置6-8分钟，得到原料粉；

（2）制备记忆合金靶材

上述原料粉熔炼，熔炼前抽真空到0.5×10^-3-2×10^-3Pa，再充入氦气至2-5Pa，开始熔炼，控制熔炼功率在500-600kW之间。由于中频感应自身的熔炼原理，融化后的金属液体就会在电磁场的作用下流动搅拌，当被融化的金液体倒入模具中，得到试样，待其冷却取出；

将试样经线切割和机械抛光去除表面杂质，清洗后封入真空度为10^-2-10^-1Pa的石英管中，在1050-1150℃的条件下保温3-4h，再淬入冰水中得到记忆合金靶材；

（3）采用上述合金靶材，使用磁控溅射方法，在基体上形成薄膜状的钛镍钴记忆合金膜：

抽真空至10^-4Pa以上，充入氮气，然后再抽真空至10^-4Pa，调整工作电压为500V，溅射占空比65-68%，开始进行溅射沉积，控制厚度为150-250μm得到薄膜状的钛镍钴记忆合金膜；