[发明专利]一种提高钴镍基合金形状记忆效应的方法

说明书

本发明公开了一种提高钴镍基合金形状记忆效应的方法，属形状记忆合金领域。所述钴镍基合金含有Co、Ni和Si元素，合金中各元素的重量百分比含量为：Ni 12~32%，Si 4~8%，C 0~0.2%，N 0~0.2%，余为Co和不可避免的杂质。方法的具体步骤包括：（1）首先，将钴镍基合金在1100℃~1300℃处理10分钟~5小时，随后淬火至液态冷却介质中；（2）然后，将钴镍基合金在高于L1₂结构相析出上限温度且不高于1000℃处理10秒~30分钟，随后空冷至室温或淬火至液态冷却介质中。上述方法能显著提高钴镍基合金形状记忆效应，且处理过程简单。

技术领域

本发明涉及形状记忆合金领域，具体涉及一种提高钴镍基合金形状记忆效应的方法。

背景技术

形状记忆合金因其独特的形状记忆效应而在航空航天、机械化工和生物医疗等领域有着广阔的应用前景。钴镍基形状记忆合金的形状记忆效应源于面心立方母相转变为密排六方马氏体相变及其逆相变。此外，该类合金中面心立方母相和密排六方马氏体均是铁磁性，因此其还有望成为拥有磁性和形状记忆效应的双功能合金。然而，固溶态钴镍基合金的形状记忆效应差，最大可恢复应变低于4.5%（Materials Science and Engineering A,2006, 438-440: 468-471; Materials Science and Engineering A, 2015, 639: 456-464; Journal of Alloys and Compounds, 2019, 791: 501-507）。此外，训练（MaterialsScience and Engineering A, 2014, 618: 41-45）、高温预变形（Metallurgical andMaterials Transactions A, 2015, 46: 1550-1555）和热机械处理（Metallurgical andMaterials Transactions A, 2019, 50: 3061-3069）均不能显著改善钴镍基合金的形状记忆效应，且经上述方法处理的钴镍基合金的最大可恢复应变均低于4.5%。同时，上述方法均存在变形过程，增加了制备成本，且不适用于复杂零件的处理。因此，如何提高钴镍基合金的形状记忆效应是目前亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种提高钴镍基合金形状记忆效应的方法。

所述钴镍基合金含有Co、Ni和Si元素，合金中各元素的重量百分比含量为：Ni 12~32%，Si 4~8%，C 0~0.2%，N 0~0.2%，余为Co和不可避免的杂质。提高上述钴镍基合金形状记忆效应的具体步骤包括：（1）首先，将钴镍基合金在1100℃~1300℃处理10分钟~5小时，随后淬火至液态冷却介质中。在低于1000℃时，钴镍基合金将有L1₂结构相析出，而该相的析出将显著恶化钴镍基合金的形状记忆效应。据此，上述处理工艺中淬火是为了抑制高温处理后冷却过程中L1₂结构相的析出。此外，高密度的堆垛层错有利于提高钴镍基合金的形状记忆效应。因此，淬火的另一个目的是引入高密度的堆垛层错和位错，为后续热处理做准备。（2）然后，将钴镍基合金在高于L1₂结构相析出上限温度且不高于1000℃处理10秒~30分钟，随后空冷至室温或淬火至液态冷却介质中。上述处理工艺有三个目的：一个是为了消除步骤（1）未能抑制析出的L1₂结构相；另一个是将步骤（1）引入的高密度位错分解为堆垛层错，进一步提高堆垛层错的密度；堆垛层错的数量在较高温度和较长时间处理后容易显著减少，因此上述处理工艺的最后一个目的是为了让位错完全分解为堆垛层错的同时避免堆垛层错密度的降低。