[发明专利]一种耐腐蚀Fe-Mn-Si-Cr-Ni-Ti形状记忆合金及其制备方法

说明书

本发明提供一种耐腐蚀Fe‑Mn‑Si‑Cr‑Ni‑Ti形状记忆合金及其制备方法，形状记忆合金的化学成分质量百分比为：Mn粉20wt.％，Si粉6wt.％，Cr粉8wt.％，Ni粉5wt.％，Ti粉0.5～2wt.％，余量为Fe粉。制备方法包括如下步骤：S1、将Fe、Mn、Si、Cr、Ni、Ti粉球磨制得150nm以细的混合粉末；S2、将所述混合粉末进行预压、放电等离子烧结，制得Fe‑Mn‑Si‑Cr‑Ni‑Ti形状记忆合金。本发明大大提高了合金的力学性能和形状记忆效应，同时Fe‑Mn‑Si‑Cr‑Ni‑Ti合金在NaOH溶液和HCl溶液中的腐蚀率大大减小，有效的控制了合金的耐腐蚀性。

技术领域

本发明涉及材料复合技术领域，具体而言是一种形状记忆合金及其制备方法，尤其涉及一种耐腐蚀Fe-Mn-Si-Cr-Ni-Ti形状记忆合金及其制备方法。

背景技术

Fe-Mn-Si基形状记忆合金要想取得大范围应用不但要具有良好形状记忆效应还须满足良好的耐腐蚀性。Mn是决定所制备的Fe-Mn-Si基SMAs在加工前母相是奥氏体的主要元素，但是Mn14.8％(wt.％)则会降低合金的耐蚀性和高温抗氧化性。在Fe-Mn-Si基合金中加入适量的Cr、Ni元素可以显著提高合金的耐腐蚀性，对合金的形状记忆效应也有明显提高[程晓敏,周小芳,吴兴文.Fe-Mn-Si基合金的形状记忆效应及腐蚀性[J].中国水运(理论版),2006(12):27-29.]，Fe–Mn-Si-Cr合金的耐腐蚀性能明显高于Fe–Mn-Si合金，在Fe–Mn-Si-Cr合金中随着铬含量的增加，其耐腐蚀性能也相应提高，尤其是在Fe-Mn-Si-Cr-Ni系基础上加入N，可大大提高合金的耐腐蚀性能[杨军,邓龙江,林元华,等.Fe-Mn-Si-Cr-Ni系形状记忆合金管接头形状记忆效应和耐腐蚀性能的研究[J].功能材料,2012,43(11):32-34.]。

Ti是一种在大气、海洋环境中易形成高稳定性氧化膜的高钝态性的金属。已有的研究表明，在Fe-C-Mn-Si-Cr-Ni合金中加入Ti，明显地细化了合金的组织，提高了合金的强度，同时在高应变的条件下，合金仍能保持高的形状记忆效应[黄维刚,陆震.Fe-C-Mn-Si-Cr-Ni-Ti-RE形状记忆合金的组织与性能[J].金属热处理,2005(05):46-49.]。其次在耐腐蚀方面Ti对中碳高强度弹簧钢在盐雾腐蚀环境下对基体起了很好的保护作用，随合金元素Ti的提高,实验钢就越表现出较好的耐腐蚀性能[王轩,陈银莉.合金元素Cu、Ni、Ti对中碳高强度弹簧钢耐腐蚀性能的影响[C].中国金属学会.第十一届中国钢铁年会论文集——S06.钢铁材料.中国金属学会:中国金属学会,2017:191-195.]。目前Fe-Mn-Si-Cr-Ni形状记忆合金主要应用于大型管道接头以及轨道连接板，使得对耐腐蚀有着很高的要求,Ti元素可通过细晶强化来提高Fe-Mn-Si-Cr-Ni的形状记忆效应，同时Ti元素能够优先和Fe-Mn-Si-Cr-Ni合金中的C元素结合，形成TiC化合物，有效的降低了材料晶间腐蚀的敏感性能,为此，能够控制Ti的添加量开发一种耐腐蚀Fe-Mn-Si-Cr-Ni-Ti形状记忆合金显得尤为重要。

发明内容

根据上述技术问题，而提供一种耐腐蚀Fe-Mn-Si-Cr-Ni-Ti形状记忆合金及其制备方法。

本发明采用的技术手段如下：

一种耐腐蚀Fe-Mn-Si-Cr-Ni-Ti形状记忆合金，其化学成分质量百分比为：Mn粉20wt.％，Si粉6wt.％，Cr粉8wt.％，Ni粉5wt.％，Ti粉0.5～2wt.％，余量为Fe粉。

本发明还公开了一种耐腐蚀Fe-Mn-Si-Cr-Ni-Ti形状记忆合金的制备方法，包括如下步骤：

S1、将Fe、Mn、Si、Cr、Ni、Ti粉装入球磨罐中，加入磨球进行混合球磨，制得150nm以细的混合粉末，且Mn、Si、Cr、Ni、Ti、Fe的质量百分比为：Mn粉20wt.％，Si粉6wt.％，Cr粉8wt.％，Ni粉5wt.％，Ti粉0.5～2wt.％，余量为Fe粉；