[发明专利]一种含铌形状记忆合金及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及形状记忆合金材料领域，具体涉及一种含铌形状记忆合金及其制备方法和应用。

背景技术

形状记忆合金因其具有较高的可恢复性形变，已成为一种重要的功能材料。中国发明专利CN103741003A涉及一种新型高温磁性形状记忆合金及其制备方法，具体是指新型高温磁性形状记忆合金及其制备方法。该发明合金制备步骤为：1)按照摩尔份数比取42.5份的Ga、29份的Mn、28.5份Ni和42.5份的Ga、29份的Mn、27.5份Ni和1份Co，放入真空非自耗电极电弧炉中，同时由于Mn元素的饱和蒸汽压较低，Ga的熔点较低，为了避免合金出现偏析现象，在配料的过程补充3％-5％的Mn元素、1.5％-3％Ga元素，放置顺序从上到下依次为Ni、Co、Ga、Mn、Ni；2)在惰性气体保护、1400～1700℃的条件下电弧熔炼8-14分钟，惰性气体为氩气；3)用丙酮清洗熔炼后的金属块体；4)放入真空度为10-1PaPa的石英管中在600℃的条件下保温48小时后再降温到400℃保温24小时；5)淬入水中，得到新型高温磁性形状记忆合金。

中国发明专利CN103509988A提出一种具有超弹性的多晶Fe-Ni-Co-Al-Nb-B形状记忆合金，其特征在于该合金具有以下的成分及原子百分含量：Fe30～50％、Ni28～40％、Co10～30％、Al8～15％、Nb1～4％、B0.1～3％。该合金的制备工艺主要包括采用熔炼工艺、固溶处理工艺和时效处理工艺。所述的熔炼工艺是将配料采用真空非自耗电弧炉在氩气保护下进行熔炼，熔炼电流密度为220～280A/cm²，将熔炼合金翻身熔炼3～5次。所述的固溶处理工艺为，在温度1000～1300℃下固溶处理20～50min，水淬后冷轧成薄板，然后将薄板材料在温度为1150～1350℃下固溶处理20～50min，随后快速冷却，冷却速度大于138℃/s。所述的时效处理工艺的温度在550～750℃，时效处理时间45～70h。

中国发明专利CN105296800A提供了一种TiNiCuNb记忆合金及其制备方法。该TiNiCuNb记忆合金的化学式为(Ti50Ni50-xCux)100-yNby，其中，x＝1-15，y＝3-20，Ti、Ni、Cu和Nb四种元素的原子百分数之和为100％。该发明还提供了上述TiNiCuNb记忆合金的制备方法。该发明提供的TiNiCuNb记忆合金在经过塑性加工(比如冷拔获得丝材)、高温退火后经过不同温度时效可以获得相变温度范围可调的较小温度滞后；而当冷变形加工后进行的低温退火则使其成为纳米线Nb/TiNiCu基体原位复合材料，复合材料具有大线弹性应变、低弹性模量的特点。其制备方法包括以下步骤：按TiNiCuNb记忆合金的成分配比选取纯度在99wt.％以上的单质钛、镍、铜、铌；将单质钛、镍、铜、铌放入真空度高于10-1Pa或惰性气体保护的熔炼炉中，熔炼成TiNiCuNb记忆合金。

发明内容

发明目的：为了提高形状记忆合金的循环寿命，本发明所要解决的技术问题是提供了一种含铌形状记忆合金。

本发明还要解决的技术问题是提供了一种含铌形状记忆合金的制备方法。

本发明还要解决的技术问题是提供了一种含铌形状记忆合金的应用。

常规的合金材料变形几千次就会断裂，而本发明采用磁控溅射的方法，制备含有独特成分与显微结构的合金薄膜材料，能够将该合金的循环次数提高到几千万次以上。该合金薄膜的厚度为2-50微米，其显微结构中包含Ti2Cu与Ti2Ni相，它们为纳米晶，尺寸小于500纳米。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种含铌形状记忆合金，该合金由钛、镍、铜、铌、钇元素构成。

作为优选，按原子百分比包括如下组分：钛原子百分比含量为45-52％、镍的原子百分比含量为40-44％；铜的原子百分比含量为5-10％；铌的原子比含量为1-2％；余量为钇。

作为优选，所述含铌形状记忆合金的厚度为2-50微米。

作为优选，所述含铌形状记忆合金的显微结构中包含Ti₂Cu与Ti₂Ni相。

作为优选，所述含铌形状记忆合金中的Ti₂Cu与Ti₂Ni相的尺寸小于500纳米。

上述的含铌形状记忆合金的制备方法，包括以下步骤：

1)按照上述的合金材料制备靶材；