[发明专利]一种Ti-Ni-Zr形状记忆合金及其制备方法

说明书

本发明属于Ti‑Ni基形状记忆合金技术领域，特别涉及一种Ti‑Ni‑Zr形状记忆合金及其制备方法，解决了现有Ti‑Ni基形状记忆合金成本高，可加工性差，相变温度、记忆特性、力学性能可调控性差的问题。该合金的特殊在于，按原子百分比配比为：Ni50.5％～50.8％；Zr0.1％～1.0％；其余为Ti。该制备方法的特殊在于，包括以下步骤：步骤一按原子百分比称取Ti、Ni及Zr混合均匀得到配料；步骤二将配料放入中频真空感应炉中熔炼出铸锭坯料；步骤三将铸锭坯料放入真空炉中抽真空、高温均匀化，得到锻造用坯料；步骤四：将锻造用坯料锻造、轧制、拉拔，得到合金型材；步骤五：热处理，得到形状记忆合金材料成品。

技术领域

本发明属于Ti-Ni基形状记忆合金技术领域，特别涉及一种Ti-Ni-Zr形状记忆合金及其制备方法。

背景技术

Ti-Ni基形状记忆合金自发现以来，就体现出非凡的应用价值。随着近年来的深入研究及成果转化，市场上出现了各式各样的形状记忆合金产品，应用范围涉及航空航天、生物医学、机械电子、化工能源等工程及民用领域。

Ti-Ni形状记忆合金尽管具有许多优点，但也存在原料成本高、加工困难和自身性能受合金成分、加工工艺、热处理工艺、形变温度等影响。为了改善Ti-Ni形状记忆合金的性能和降低成本，人们已从合金成分、热处理工艺和实验条件等方面进行了研究，其中以Ti-Ni合金为基体，通过掺杂第三组元并辅助以热处理工艺来提高其性能已被广泛应用。

然而，现有的掺杂了第三组元的Ti-Ni基形状记忆合金有的可加工性好，但成本高；有的成本低但可加工性较差；并且它们的相变温度、记忆特性、力学性能可调控性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种Ti-Ni-Zr形状记忆合金及其制备方法，以解决现有Ti-Ni基形状记忆合金成本较高，可加工性较差，相变温度、记忆特性、力学性能可调控性较差的技术问题。

本发明所采用的技术方案是，一种Ti-Ni-Zr形状记忆合金，其特殊之处在于，按原子百分比配比为：

Ni：50.5％～50.8％；

Zr：0.1％～1.0％；

其余为Ti。

进一步地，该合金的化学式为Ti_49.1Ni_50.8Zr_0.1。Ti_49.1Ni_50.8Zr_0.1形状记忆合金具有良好的冷热加工性能，其完全退火后马氏体逆相变结束温度Af在-17℃左右；低温退火后其抗拉强度在1136MPa～1489MPa、延伸率为11.6％～13.3％，高温退火后其超弹性应力平台为在500MPa左右，超弹性应变超过7％；其功能特性参数完全能够满足实际应用的需求。

本发明还提供了一种上述Ti-Ni-Zr形状记忆合金的制备方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

步骤一：按所述原子百分比的比例称取Ti、Ni以及Zr原料，并将称取的原料混合均匀，得到合金配料；

步骤二：将步骤一得到的合金配料放入中频真空感应炉中，熔炼出Ti-Ni-Zr合金铸锭坯料；

步骤三：将步骤二熔炼得到的Ti-Ni-Zr合金铸锭坯料放入真空炉中，抽真空，使真空度小于1×10^-2Pa；接着在850℃～1050℃下保温6h～12h进行高温均匀化处理；最后机加去除表面氧化皮和冒口，得到Ti-Ni-Zr合金锻造用坯料；

步骤四：将步骤三得到的Ti-Ni-Zr合金锻造用坯料进行锻造，或者先锻造再轧制，或者依次进行锻造、轧制以及拉拔，得到Ti-Ni-Zr形状记忆合金型材；