[发明专利]一种TiNiFeCr形状记忆合金和棒材及其制备方法

说明书

本发明涉及一种TiNiFeCr形状记忆合金和棒材及其制备方法，属于TiNi基形状记忆合金领域。该合金和棒材的重量百分比组成为Ti：44.2～45.2％，Ni：51.5～52.5％，Fe：2.8～3.7％，Cr：0.2～0.6％。其合金和棒材的制备方法包括配料称取、制备TiNiFeCr合金铸锭、铸锭的均匀化处理、铸锭的热压开坯、方坯的锻造和锻棒的热轧。本发明添加Cr元素取代Fe元素，相比同成分的TiNiFe合金，具有相变温度低，屈服强度和抗拉强度高的优点。TiNiFeCr合金棒材用于制备航空液压管路用管接头，可提高管路件的连接强度和管路连接的可靠性，在管接头设计中可减薄厚度，减轻管接头的重量。

技术领域

本发明涉及一种低相变温度的形状记忆合金，特别涉及一种TiNiFeCr形状记忆合金和棒材及其制备方法，属于TiNi基形状记忆合金领域。

背景技术

TiNi基形状记忆合金的相变温度极低，具有优良的机械性能和记忆回复性能，常用于制备航空液压管路用管接头。TiNi基合金属于B2型晶体结构，Fe元素的加入可以置换Ni元素，大大降低合金的相变温度，此外，Fe元素的添加可提高合金的塑性，降低合金的强度。通常用TiNiFe合金制成的航空管接头的相变温度As’＜-100℃，从而保障低温环境下管路连接的可靠性。Cr元素会大大降低TiNi基形状记忆合金马氏体相变点，使TiNiCr合金在常温下呈现奥氏体状态，使合金在室温下就可以呈现出超弹性。

发明内容

本发明的目的在于在提供一种TiNiFeCr合金和棒材及其制备方法。本发明在TiNi基合金中同时添加了Fe、Cr两种元素，制备TiNiFeCr合金及棒材，该合金与TiNiFe合金相比，具有更低的相变温度，更高的强度，制成的记忆合金管接头具有更高的连接强度，成为一种制备航空液压管路用管接头的新材料。

TiNiFeCr合金的成分均匀性和杂质含量对合金的相变温度和记忆回复特性影响很大，因此需要在合金棒材的制备过程中严格控制杂质含量，提高材料成分的均匀性。TiNi基合金的加工变形抗力大，属难加工合金，因此需要在合金棒材的制备加工过程中严格控制工艺参数，制备出高性能的TiNiFeCr合金棒材。

为实现所述目的，本发明是通过以下技术方案达到的：

一种TiNiFeCr形状记忆合金，该合金的重量百分比组成为Ti：44.2～45.2％，Ni：51.5～52.5％，Fe：2.8～3.7％，Cr：0.2～0.6％。

Cr元素的添加，可诱发弥散细小的Ti₂Ni相的析出，提高合金的强度。为了进一步提高TiNi基记忆合金的力学性能，本发明提出在TiNi合金的基础上同时添加了Fe、Cr两种元素，两种元素在TiNi合金中协同作用，使TiNiFeCr合金及棒材，与TiNiFe合金相比，具有更低的相变温度，更高的强度。

一种TiNiFeCr形状记忆合金棒材，该棒材采用上述TiNiFeCr形状记忆合金制成，其外径为10～30mm。

一种TiNiFeCr形状记忆合金的制备方法，包括如下步骤：

(1)配料称取：按照TiNiFeCr合金的配比，采用高纯钛板、高纯镍板、高纯铁板和高纯Cr粒为原材料，按重量称取；

(2)制备TiNiFeCr合金铸锭：将称取的高纯钛板、高纯镍板、高纯铁板和高纯Cr粒放置于真空感应熔炼炉中，抽真空，通入氩气保护；加热熔炼，冷却后得到TiNiFeCr合金铸锭；

(3)TiNiFeCr合金铸锭的均匀化处理：将TiNiFeCr合金铸锭切冒口、车皮，去除外表面的缺陷和气孔层，进行均匀化热处理。

步骤(1)中，各原材料称重精确度为±0.002％或±1g；各原材料的纯度要求：Ti：≥99.90w％，Ni：≥99.90w％，Fe：≥99.95w％，Cr：≥99.95w％。