[发明专利]富Ni态TiNi形状记忆合金双程记忆特性的赋予方法

说明书

本发明是一种富Ni态TiNi形状记忆合金双程记忆特性的赋予方法，该方法对约束态冷成型TiNi形状记忆合金施加高能电刺激作用，能在较低的温度150～250℃范围内，引起的焦耳热效应与电子风效应的耦合作用，促进合金内部缺陷(比如：位错)沿约束应力方向取向排列，使马氏体变体定向生长，从而将冷成型状态“记住”为高温形状，将高温时效态“记住”为低温形状，配合机械训练方法形成了该种电刺激－机械训练方法，赋予了富Ni态TiNi形状记忆合金“热胀冷缩”式双程形状记忆性能，该方法能够很大程度上缩短高能电刺激作用与马氏体相转变交替循环周期时长，有利于提高生产效率，降低能耗。

技术领域

本发明是一种富Ni态TiNi形状记忆合金双程记忆特性的赋予方法，属于

背景技术：

形状记忆合金属于结构功能一体化材料，同时具有传感和驱动的双重功能，是实现机械结构轻量化和智能化的最优选择。TiNi基形状记忆合金具有马氏体相转变特性，从而具有优异的形状记忆性能、超弹性性能以及高阻尼性能；此外，TiNi基形状记忆合金属于金属间化合物，具有良好的力学性能和耐腐蚀性，最具有作为固态驱动器的应用前景。TiNi基形状记忆合金的单程形状记忆性能和超弹性性能属于合金材料的本征特性，而双程形状记忆性能不属于合金材料的本征特性，需要通过热－机械循环训练实现高低温形状的赋予；传统的热－机械循环训练方法中，升降温范围为M_f～A_f+50℃，升温方式为热扩散加热，所获得的双程形状记忆性能满足“热缩冷胀”式，需要克服自然现象的“热胀冷缩”作用。利用TiNi基形状记忆合金“热缩冷胀”式双程形状记忆性能，可以应用于液压管路连接用形状记忆合金管接头；但是在某些应用场合，需要利用“热胀冷缩”的双程形状记忆性能，例如：石油或天然气钻井管道内壁密封。目前，利用传统热－机械循环训练方法，难以实现“热胀冷缩”式双程形状记忆性能。

发明内容：

本发明正是针对现有技术存在的不足而设计提供一种富Ni态TiNi形状记忆合金双程记忆特性的赋予方法，其目的是利用电刺激－机械训练方法赋予富Ni态TiNi形状记忆合金“热胀冷缩”式双程形状记忆性能。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种富Ni态TiNi形状记忆合金双程记忆特性的赋予方法，其特征在于：所述双程记忆特性是指“热胀冷缩”式双程形状记忆性能，该赋予方法的步骤是：

(1)所述富Ni态TiNi形状记忆合金中的化学成分及原子百分比为：Ni50.8～60.0％，余量为Ti；

(2)所述富Ni态TiNi形状记忆合金采用带材、板材或管材作为训练对象，其中：

带材的宽度为0.3～5mm，长度为20～800mm；

板材的宽度为5～350mm，长度为20～800mm；

管材的壁厚为0.3～50mm，外径为5～350mm，长度为10～300mm；

(3)将TiNi形状记忆合金的带材、板材或管材在马弗炉中时效处理：时效温度为450～650℃，保温时间为0.5～2h，随炉冷却至室温，此时获得的TiNi形状记忆合金为高温时效态TiNi形状记忆合金；

(4)将高温时效态TiNi形状记忆合金冷却至马氏体相转变温度M_f以下冷透后，采用机械作用方式使TiNi形状记忆合金产生需要的形变并保持，获得形变马氏体态TiNi形状记忆合金；

(5)将步骤(4)获得的形变马氏体态TiNi形状记忆合金从冷却状态返回室温，对其进行高能脉冲电流刺激，高能脉冲电流的放电频率为1000～3000Hz，脉冲宽度为20～3000μs，电流密度的幅值为1000～3000A/mm²，放电时长为30～180s；