[发明专利]一种具有超弹性的复合金属线材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有超弹性的复合金属线材及其制备方法，属于复合材料领域。

背景技术

TiNi形状记忆合金由于具有形状记忆效应、超弹性等功能特性，已广泛用于航空航天、生物医学、新型能源和交通运输等领域。

Ag、Cu是良好的导电材料，但是其块体材料的弹性应变一般不超过0.5％，为了满足一些需要高弹性导体的领域，人们开发了可伸缩导体，目前的可伸缩导体主要有以下两种：一是在柔性聚合物基体上沉积导电金属薄膜，如Ag、Cu等；二是将导电材料弥散到聚合物基体中。这些可伸缩导体的强度(1-10²MPa)较低，限制了其在一些需要高强度、高弹性的场合的应用，而且导线的电导率(0.01-10³S/m)也较低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种具有超弹性的复合金属线材，该线材采用形状记忆合金材料作为包套材料，具有高强度、高弹性的特点。

本发明的目的还在于提供上述具有超弹性的复合金属线材的制备方法。

本发明的目的还在于提供一种超弹性复合导线。

为达到上述目的，本发明首先提供了一种具有超弹性的复合金属线材，该具有超弹性的复合金属线材由包套和至少一级芯材组成，第一级芯材为一根丝材，当该具有超弹性的复合金属线材包括二级以上的芯材时，第二级芯材由多股包有包套的第一级芯材组成，之后每一级芯材均由多股包有包套的前一级芯材组成，其中，所述包套由TiNi形状记忆合金制成，所述丝材为金属或合金制成的。

在本发明所提供的上述具有超弹性的复合金属线材中，作为第一级芯材的丝材可以是任何具有较好延展性的金属或合金，优选地，上述丝材是由Cu、Fe、Ag、Ta和Ni等中的一种或几种的合金制成的。

本发明所提供的具有超弹性的复合金属线材可以是由一根丝材和包套组成的，也可以是具有多级的、由包套包裹芯材的结构，在多级的结构中，中间被包套包裹的芯材可以是由更细的芯材包裹包套组成的。根据本发明的具体实施方案，优选地，该具有超弹性的复合金属线材包括1-3级芯材。

在本发明所提供的具有超弹性的复合金属线材中，优选地，从第二级芯材开始，每一级芯材均由16股包有包套的前一级芯材组成。

上述具有超弹性的复合金属线材的尺寸、截面形状等可以根据需要进行确定。

本发明还提供了上述具有超弹性的复合金属线材的制备方法，其是通过拉拔、退火等工艺来制备金属线材的方法，该方法包括以下步骤：

将TiNi形状记忆合金制成包套，将金属或合金棒装入包套中，得到第一级初坯；

在室温下对第一级初坯进行拉拔变形，当第一级初坯的冷变形量达到30-50％时进行退火处理，退火温度为600-800℃，退火时间为30min以下；

对退火处理后的第一级初坯进行再次的拉拔，并重复进行退火处理和拉拔若干次，直到达到预定尺寸，得到包有包套的第一级芯材，该包有包套的第一级芯材即为由包套和一级芯材组成的具有超弹性的复合金属线材；

将两股以上的第一级芯材装入TiNi形状记忆合金制成的包套中，再重复进行退火处理和拉拔若干次，直到达到预定尺寸，得到包有包套的第二级芯材，该包有包套的第二级芯材即为由包套和两级芯材组成的具有超弹性的复合金属线材；

重复上述过程多次(即装入、拉拔、退火处理的过程)，直到达到预定尺寸，得到包有包套的第N级芯材，该包有包套的第N级芯材即为由包套和N级芯材组成的具有超弹性的复合金属线材。

在上述制备方法中，优选地，退火温度为750℃，退火时间为10-20min。

对于本发明所提供的具有超弹性的复合金属线材，其尺寸等具体参数可以通过控制复合组装以及拉拔等来进行控制，优选地，该具有超弹性的复合金属线材的直径为0.1-5.0mm。

本发明还提供了一种超弹性金属导线，其是由包套和至少一级芯材组成，第一级芯材为一根丝材，当该超弹性金属导线包括二级以上的芯材时，第二级芯材由多股包有包套的第一级芯材组成，之后每一级芯材均由多股包有包套的前一级芯材组成。其中，包套由TiNi形状记忆合金制成，所述丝材为Cu或Ag制成的。

根据本发明的具体实施方案，优选地，该超弹性金属导线包括1-3级芯材。

根据本发明的具体实施方案，优选地，该超弹性金属导线中，从第二级芯材开始，每一级芯材均由16股包有包套的前一级芯材组成。