[发明专利]一种等原子比镍钛合金单程形状记忆效应的高效训练方法

说明书

本发明涉及一种等原子比镍钛合金单程形状记忆效应的高效训练方法，包括以下步骤，将镍原料和钛原料以1：1的原子比混合后，在真空环境中进行熔炼，经过快速凝固后，获得具有复合孪晶变体的全马氏体镍钛合金；将所制备的镍钛合金利用线切割机械加工法加工成所需的板状拉伸样和柱状压缩样；在应变率为10supgt;‑3/supgt;/s，将加工出来的拉伸样和压缩样分别在不同应变量下经过单次加载和多次循环加载。提高了形状记忆合金的训练效率。当需要获得一定的目标回复率时，压缩训练可大大减少训练次数，降低训练时间。通过轴向拉伸和压缩使得镍钛合金获得形状效应；当应变量低于6％时，在压缩训练模式下的回复率明显高于拉伸。

技术领域

本发明涉及热处理工艺技术领域，特别是涉及一种等原子比镍钛合金单程形状记忆效应的高效训练方法。

背景技术

形状记忆合金自从被发现至今已有近半个世纪。形状记忆合金除了具有形状记忆效应和超弹性外，还具有优良的理化性能和生物相容性，因此在工程应用上具有很高的应用价值和前景。

NiTi合金在生物医学领域的应用已经有相当多的例子，其应用包括NiTi合金心血管支架、微创医疗器械、矫形外科和口腔医学等领域。同时NiTi合金在航空航天工业领域、土木工程、建筑等领域也有许多成功的应用，而上述诸多应用主要依赖于形状记忆合金的两大特性：形状记忆效应和超弹性。

随着科学技术的发展，形状记忆合金离我们越来越近。形状记忆合金需求的增加扩大了它的市场，因此，为提高生产效率，镍钛合金的制备和形状记忆效应的高效训练尤为重要。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种等原子比镍钛合金单程形状记忆效应的高效训练方法，以提高镍钛形状记忆合金的生产效率。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种等原子比镍钛合金单程形状记忆效应的高效训练方法，包括以下步骤，

(1)将镍原料和钛原料以1：1的原子比混合后，在真空环境中进行熔炼，经过快速凝固后，获得具有复合孪晶变体的全马氏体镍钛合金；

(2)将所制备的镍钛合金封入真空石英管中进行热处理，然后浸入冷水中淬火，利用线切割机械加工法加工成所需的板状拉伸样和柱状压缩样；

(3)在应变率为10^-3/s，将加工出来的拉伸样和压缩样分别在不同应变量下经过单次加载和多次循环加载。

进一步地，将训练后的镍钛合金加热至奥氏体相变结束温度以上，使其完全奥氏体化后，再经过冰水冷却，测量其形状记忆回复率。

进一步地，镍原料纯度高于99.6％，钛原料纯度高于99.7％。

进一步地，熔炼环境的真空度高于5.0×10^-3Pa。

进一步地，熔炼过程中真空环境充入惰性气体作为保护气体。

进一步地，热处理温度为850℃，保温时间不少于8h。

进一步地，在应变率为10^-3/s下，取不同样品分别在应变量为2％、4％、6％、8％、10％、12％下进行拉伸和压缩加载试验。

进一步地，熔炼的方式为，将镍原料和钛原料混合后放入到非自耗真空电弧熔炼炉的水冷铜坩埚中，电流初始设置为40A用以引弧，通电后，将钨棒制成的电极与铜坩埚底部的电极瞬间短接并迅速移到一旁，从而引出电弧，然后将电流调整至100A用于熔炼，将电弧对准其中一处坩埚内的提纯用纯钛锭，持续时间90s，接下来将电弧对准其余坩埚内的镍钛混合原料使其熔化与合金化，每个合金锭的熔炼时间为1分钟，待所有原料混合物熔炼完毕后，关闭电源静待2分钟，待所有合金锭冷却凝固后，使用机械手臂将每个合金锭翻面，然后重新引弧熔炼，使合金充分均匀混合。