[发明专利]一种调幅分解型形状记忆合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种调幅分解型形状记忆合金及其制备方法，所述调幅分解型形状记忆合金的制备方法为，配取Ti源、Zr源、Ta源，熔炼，获得TiZrTa合金铸锭，将TiZrTa合金铸锭进行轧制处理获得轧板，将轧板于600℃～750℃退火处理，即得调幅分解型形状记忆合金；所述调幅分解型形状记忆合金中，按质量百分比计，Ta：12％～20％，Zr：42％～48％，余量为Ti。本发明所提供的调幅分解型形状记忆合金，在发生调幅分解之后具备优异的力学性能的同时还表现出超弹性。本发明所提供的调幅分解型形状记忆合金的制备方法，简单可控，成本低。

技术领域

本发明属于钛合金技术领域，特别涉及一种调幅分解型形状记忆合金及其制备方法。

背景技术

钛元素仅次于Al、Fe、Mg是地壳中含量排名第四的元素，约占地壳总质量的0.6％，最早是18世纪末被英国矿物学家William Gregor发现，而第一个实用的钛合金是1954年美国研制成功的Ti-6Al-4V合金。超弹性则是在1963年，等原子比的TiNi合金中发现。1970年，美国首次将TiNi形状记忆合金应用于热机、机器人、传感器、医学支架以及航空航天等领域。而超弹性实际上就是材料中的奥氏体与马氏体之间相互转变的结果，我们把高温相定义为母相，也称为奥氏体相，低温相为马氏体相。材料在受力过程中会存在应力诱发马氏体相变，而在卸载之后，由于马氏体相在高温不稳定，会发生逆相变转换成奥氏体相，从而能完全回复成原来的状态，这便是超弹性的本质。如果卸载之后没有回复，而在加热之后完全回复，这便是形状记忆性能。对于这种功能性材料，目前也广泛地应用于自动控制工程、仪器仪表工业、航空航天业、能源工业、机器人工业和生物医疗器械等诸多领域。

新型的无毒β钛合金具有和人体骨骼相近的弹性模量、高的比强度以及良好的耐蚀性能和生物相容性，被认为是二十一世纪最具有应用前景的生物医用金属材料之一。传统提高β钛合金强度的方法，通常会在提高合金强度的同时，导致其弹性模量的增加。而调幅分解可在不提高合金弹性模量的前提下，有效提高合金的强度。主要是通过析出相组织细小、均匀、晶体结构相同等提高合金性能。

到目前为止还未见有关任何材料发生调幅分解之后，材料还表现出超弹性的研究。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明第一个目的在于提供一种调幅分解型形状记忆合金的制备方法。

本发明的第二个目的在于提供上述制备方法所制备的调幅分解型形状记忆合金，本发明所提供的调幅分解型形状记忆合金，在发生调幅分解之后具备优异的力学性能的同时还表现出超弹性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种调幅分解型形状记忆合金的制备方法，配取Ti源、Zr源、Ta源，熔炼，获得TiZrTa合金铸锭，将TiZrTa合金铸锭进行轧制处理获得轧板，将轧板于600℃～750℃退火处理，即得调幅分解型形状记忆合金；所述调幅分解型形状记忆合金中，按质量百分比计，Ta：12％～20％，Zr：42％～48％，余量为Ti。

本发明提供了一种调幅分解型形状记忆合金，按质量百分比计，Ta：12％～20％，Zr：42％～48％，余量为Ti。发明人发现，当调幅分解型形状记忆合金的成份控制在上述范围内，再协同本发明的制备方法即能够在发生调幅分解之后具备优异的力学性能的同时还表现出超弹性，本发明的制备方法，先按设计成份比例配取Ti源、Zr源、Ta源，熔炼，获得TiZrTa合金铸锭后，将TiZrTa合金铸锭进行轧制处理获得轧板，通过轧制细化晶粒，强化材料性能，然后通过中温退火处理，使得材料发生调幅分解，生成β1(富锆相)和β2(富钽相)的同时，逐步发生回复和部分再结晶，使其强度比纯铸态的大幅提高，此外在调幅强化的基础上还保持部分加工硬化，使合金获得良好的塑性的同时具有高的强度。