[发明专利]一种磁性记忆合金紧固件及其制备方法

说明书

本发明属于连接件技术领域，公开了一种磁性记忆合金紧固件及其制备方法。磁性记忆合金紧固件为圆环状，内部两端口处有凸台。紧固件采用超弹性NiMnInCo磁性记忆合金制备，利用磁性记忆合金高强度、高塑性、高硬度的优势，能与连接物体紧密接触，有效避免泄露，并且紧固件安装方便，工作时不受外界环境因素的影响，可以长期保持其特性，同时紧固件内壁两侧的凸台增强紧固能力，提升了稳定性，不易脱落。

技术领域

本发明属于连接件技术领域，具体涉及一种磁性记忆合金紧固件及其制备方法。

背景技术

现阶段，管道运输已成为中国继铁路、公路、水路、航空运输之后的第五大运输行业，是国际货物主要运输方式之一。但由于管道的服役环境愈加苛刻，要求耐高寒和耐腐蚀等，因此不仅要求焊缝具有较高法人强度，而且应有良好的韧性和抗断裂耐腐蚀的特性，管道连接已经成为在施工和生产生活之中非常重要的工程，原有的通过焊接的方法不能很好的将污染程度降到最低，也不能在连接的过程中保持很好的稳定性和节能性，而且容易引发危险事故并对维修工人身体造成损害。所以传统焊接工艺面临挑战，随之而来的是紧固件的市场。

其次，磁驱动形状记忆合金兼具响应频率高和输出应变大的优点，近年来受到高度重视。目前在许多合金中发现了磁驱动形状记忆效应，主要包括：Ni-Mn-Ga，Ni-Fe-Ga，Fe-Pd，Fe-Pt，Ni-Mn-Al，Co-Ni-Ga，Co-Ni-Al以及Ni-Mn-X(X＝In，Sn，Sb)合金等。其中Ni-Mn-Ga合金是发现最早、也是应用潜力最大的磁驱动形状记忆合金。但其磁诱发应变来源于外磁场驱动马氏体孪晶变体重排，最大磁感生应变可达10％，但输出应力受磁晶各向异性能所限，仅有几个MPa；另一类就是近十年新发现的以Ni-Mn-X(X＝In,Sn,Sb)合金为代表，其磁感生应变源于外磁场作用下的磁致马氏体逆相变，其机理在于把合金在马氏体状态下变形，置于比马氏体逆相变开始温度(As)略低的环境温度中，对合金施加磁场使得As温度下降，当As温度降低到环境温度以下时，此时无需改变环境温度即可发生马氏体逆相变，形变得以恢复。Ni₄₅Co₅Mn_36.7In_13.3单晶通过磁致马氏体逆相变获得了3％的磁控形状记忆效应，理论输出应力可达108MPa。但遗憾的是，目前NiCoMnIn合金获得的磁控形状记忆效应是单程的、脆性大，无法满足多次往复动作机构的要求，在一定程度上限制其实际应用。因此开发具有大磁控双程形状记忆效应、良好超弹性的NiCoMnIn合金，以实现快响应、大输出应变、高输出应力、高超弹性，满足多次往复运动智能结构对高性能驱动材料的要求。因而，我们首先必须获得超高弹性的NiCoMnIn合金，才能通过一定的处理后得到大磁控双程形状记忆效应的NiCoMnIn合金，这些必将成为记忆合金应用和发展的主要研究方向之一。

发明内容

为了克服现有紧固件安装条件苛刻、安全隐患多、连接部位易泄露等的不足，本发明提供一种磁性记忆合金紧固件及其制备方法，利用磁性记忆合金在磁场作用下可以发生磁致形状记忆效应，从而紧固件的直径尺寸会发生增加和减少的变化(在磁场作用下紧固件的直径尺寸增加，而撤去磁场后紧固件的直径尺寸减少，从而实现对管道的连接)，即可实现安装方便(只需一块磁铁)、无安全隐患、不宜泄露等有点，同时磁性记忆合金还具有高强度、高塑性、高硬度的优势，也可以解决紧固件连接强度不一致、结构不稳定、连接部位易磨损的问题。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：一种磁性记忆合金紧固件，该磁性记忆合金紧固件形状为圆环状，磁性记忆合金紧固件内壁两端口处有凸台。

进一步的，所述磁性记忆合金紧固件外径与被紧固管道外径相同，所述磁性记忆合金紧固件厚度为50～100mm。

进一步的，所述磁性记忆合金紧固件内壁两端口处的凸台高度为10～20mm。

再进一步的，所述磁性记忆合金紧固件是由超弹性NiMnInCo磁性记忆合金制备的，具体制备方法是采用液态模锻技术制备，具体的制备方法是按如下方法：