專利名稱：一種超彈性合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于功能性合金材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種超彈性合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
超弾性合金因其具有較高的可恢復(fù)彈性形變而廣泛應(yīng)用于航空、機(jī)械、精密儀器及醫(yī)療等領(lǐng)域。目前最常使用的超弾性合金為鈦鎳合金，鈦鎳合金中存在熱彈性馬氏體，其相變溫度隨合金成份不同在一定范圍內(nèi)變化，因?yàn)殁佹囅岛辖鸩粌H具有奇特的形狀記憶效應(yīng)，還具有較好的超彈性行為，但其超彈性行為屬于寬滯后的超彈性行為，因此內(nèi)耗高。我國專利公開號(hào)CN102337424中采用鈷替代部分鎳而形成ー種鎳鈷鐵鎵合金材料，認(rèn)為能夠改變和控制合金材料的馬氏體相變溫度，可以獲得較好的超彈性行為。通過對(duì)該技術(shù)方案的合金進(jìn)行分析，該合金的弾性性能確實(shí)優(yōu)于普通的鈦鎳合金，馬氏體也相應(yīng)減少很多，但該合金也存有一定的缺陷，這就是雖然具有超弾性，但是對(duì)于原鈦鎳合金的形 狀記憶效應(yīng)大為減少，甚至在有些組分中形狀記憶效應(yīng)為零。因此需要開發(fā)ー種即具有窄滯后超彈性能又能夠保持形狀記憶效應(yīng)的合金材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過提供一種技術(shù)方案，該技術(shù)方案的合金材料不僅具有窄滯后超彈性能又能夠保持形狀記憶效應(yīng)的合金材料。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種超彈性合金，所述合金材料的各組成按原子百分含量為鎳45_55at%，鐵
O-IOat%,It 25-35at%，鈷 10-15at%o作為進(jìn)一歩的改進(jìn)，所述合金材料的各組成按原子百分含量為鎳50at%，鐵5at %，鈦 35at %，鈷 IOat %。所述ー種超弾性合金材料的制備方法，具體包括以下步驟I)、選取純度彡99. 9%的鎳，純度彡99. 99 %鈷，純度彡99. 9%的鐵，純度^ 99. 9%的鈦，將上述材料按照原子百分含量配料，然后放入熔煉爐中并抽真空至
2.O X IO-4Pa,再充入氬氣，反復(fù)熔煉后用模具冷卻吸鑄得到合金毛坯；2)、將I)中得到的合金毛坯密封，抽真空至5. 0X10_5Pa，在1000°C下保溫72小時(shí)，然后冷卻至室溫得到超弾性合金材料。 所述的熔煉爐采用的是非自耗真空電弧熔煉爐。所述的冷卻以勻速冷卻為主，冷卻速率保持在2. 5_5°C每15分鐘，該冷卻速率要保持到毛坯溫度下降到450-500°C。本發(fā)明的有益效果是1，本技術(shù)方案的合金材料不僅具有窄滯后超彈性能又能夠保持形狀記憶效應(yīng)的合金材料。2，本技術(shù)方案的生產(chǎn)エ藝簡單，易于エ業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式以下通過具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。一種超彈性合金材料，所述合金材料的各組成按原子百分含量為鎳45_55at %，鐵
0-IOat%,It25-35at%，鈷 10-15at%o作為進(jìn)一歩的改進(jìn)，所述合金材料的各組成按原子百分含量為鎳50at%，鐵5at %，鈦 35at %，鈷 IOat %。所述ー種超弾性合金材料的制備方法，具體包括以下步驟I)、選取純度彡99.9%的鎳，純度彡99. 99 %鈷，純度彡99.9%的鐵，純度 >99. 9%的鈦，將上述材料按照原子百分含量配料，然后放入非自耗真空電弧熔煉爐中并抽真空至2. OX 10_4Pa，再充入氬氣，反復(fù)熔煉后用模具冷卻吸鑄得到合金毛坯；2)、將I)中得到的合金毛坯密封，抽真空至5. 0X10_5Pa，在1000°C下保溫72小時(shí)，然后冷卻至室溫得到超弾性合金材料。所述的冷卻以勻速冷卻為主，冷卻速率保持在2. 5_5°C每15分鐘，該冷卻速率要保持到毛坯溫度下降到450-500°C。這樣做的結(jié)果是能夠保持合金內(nèi)晶體結(jié)構(gòu)的均勻，各組成在單位體積內(nèi)的顆粒大致相同，減少能量的內(nèi)耗。實(shí)施例I選取所述合金材料的各組成按原子百分含量為鎳50at%，鐵5&セ％，鈦35at%，鈷IOat % οI)、選取純度彡99.9%的鎳，純度彡99. 99 %鈷，純度彡99.9%的鐵，純度>99. 9%的鈦，將上述材料按照原子百分含量配料，然后放入非自耗真空電弧熔煉爐中并抽真空至2. OX 10_4Pa，再充入氬氣，反復(fù)熔煉后用模具冷卻吸鑄得到合金毛坯；2)、將I)中得到的合金毛坯密封，抽真空至5. 0X10_5Pa，在1000°C下保溫72小時(shí)，然后冷卻至室溫得到超弾性合金材料。所述的冷卻以勻速冷卻為主，冷卻速率保持在3. 5°C每15分鐘，該冷卻速率要保持到毛坯溫度下降到450°C。在以下的實(shí)施例中有變化的有各組成材料的原子百分含量及在生產(chǎn)過程中的冷卻速率及保持冷卻速率的最后溫度，因此在實(shí)施例1-3中僅有材料組成變化其它方面相同；在實(shí)施例4-6中除各材料組成變化外，冷卻速率和保持冷卻速率的最后溫度同實(shí)施例
1-3有變化但在實(shí)施例4-6中的冷卻速率及保持冷卻速率的最后溫度相同。實(shí)施例2選取所述合金材料的各組成按原子百分含量為鎳55at%，鐵5&セ％，鈦30at%，鈷IOat % ο實(shí)施例3選取所述合金材料的各組成按原子百分含量為鎳45at %，鐵IOat %，鈦30at %，鈷 15at%0實(shí)施例4選取所述合金材料的各組成按原子百分含量為鎳48at %，鐵IOat %，鈦30at %，鈷12at%。冷卻速率保持在5°C每15分鐘，該冷卻速率要保持到毛坯溫度下降到500°C。
實(shí)施例5選取所述合金材料的各組成按原子百分含量為鎳55at%,鐵IOat鈦25at%,
鈷10at%。冷卻速率保持在5°C每15分鐘，該冷卻速率要保持到毛坯溫度下降到500°C。實(shí)施例6選取所述合金材料的各組成按原子百分含量為鎳50at %，鐵IOat %，鈦25at %，
鈷15at%。冷卻速率保持在5°C每15分鐘，該冷卻速率要保持到毛坯溫度下降到500°C。實(shí)施例1-6的各組成合金的性能見表I表I
權(quán)利要求
1.一種超彈性合金材料，其特征在于所述合金材料的各組成按原子百分含量為鎳45-55at%，鐵 0-10at%，,jc 25_35at%，鈷 5-15at%0
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述超彈性合金材料，其特征在于所述合金材料的各組成按原子百分含量為鎳50at %，鐵5at %，鈦35at %，鈷IOat %。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述超彈性合金材料的制備方法，其特征在于具體包括以下步驟 1)、選取純度彡99.9%的鎳，純度彡99. 99%鈷，純度彡99. 9%的鐵，純度彡99. 9%的鈦，將上述材料按照原子百分含量配料，然后放入熔煉爐中并抽真空至2. O X IO-4Pa,再充入氬氣，反復(fù)熔煉后用模具冷卻吸鑄得到合金毛坯； 2)、將I)中得到的合金毛坯密封，抽真空至5.0X10_5Pa，在1000°C下保溫72小時(shí)，然后冷卻至室溫得到超弾性合金材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述超彈性合金材料的制備方法，其特征在于所述的熔煉爐采用的是非自耗真空電弧熔煉爐。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述超彈性合金材料的制備方法，其特征在于所述的冷卻以勻速冷卻為主，冷卻速率保持在2. 5-5°C每15分鐘，該冷卻速率要保持到毛坯溫度下降到450-500 °C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超彈性合金材料，所述合金材料的各組成按原子百分含量為鎳45-55at％，鐵0-10at％，鈦25-35at％，鈷5-15at％。本技術(shù)方案的合金材料不僅具有窄滯后超彈性能又能夠保持形狀記憶效應(yīng)的合金材料。
文檔編號(hào)C22C1/02GK102864341SQ201210327328
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月5日
發(fā)明者徐瓊 申請(qǐng)人:徐瓊