一种制备纳米晶镍钛形状记忆合金的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110977141A(43)申请公布日2020.04.10(21)申请号201911291474.5(22)申请日2019.12.16(71)申请人南京工程学院地址211167江苏省南京市江宁科学园弘景大道1号(72)发明人于皓姜沅辰毛向阳王珏贺显聪(74)专利代理机构南京灿烂知识产权代理有限公司32356代理人赵丽(51)Int.Cl.B23K20/12(2006.01)B23K20/24(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种制备纳米晶镍钛形状记忆合金的方法(57)摘要本发明公开了一种制备纳米晶镍钛形状记忆合金的方法，包括以下步骤：先去除合金表面污渍；然后将合金置于工作台上，并施加预紧力锁紧；搅拌摩擦焊的搅拌头选择钨合金；在没有液氮冷却的情况下进行第一次焊接，工艺参数为：搅拌头旋转速度为800-2000rpm，焊接速度不大于50mm/min，搅拌头与垂直合金板面方向的倾角小于2度，压下量为0.1-0.2mm；冷却系统中通液氮，在同样的工艺参数对合金进行第二次焊接；最后对新制备的纳米晶镍钛形状记忆合金在真空炉中加热到400-500°C并保温时间为0.5-1小时进行去应力热处理。本发明制备的纳米晶镍钛形状记忆合金晶粒尺寸最小达到10纳米，具有卓越的综合性能。CN110977141ACN110977141A权利要求书1/1页1.一种制备纳米晶镍钛形状记忆合金的方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、进行搅拌摩擦工艺之前对镍钛形状记忆合金板先用丙酮洗，再用清水洗净以去除表面污渍；S2、将S1步骤中的镍钛形状记忆合金置于工作台上，并施加预紧力锁紧；S3、使用搅拌头对S2步骤固定后的镍钛形状记忆合金进行大塑性变形的搅拌摩擦工艺以减少晶粒尺寸；S4、冷却系统中通液氮，重复S3的步骤对镍钛形状记忆合金进行第二次搅拌摩擦工艺；S5、对S4步骤中制备的纳米晶镍钛形状记忆合金进行去应力热处理。2.根据权利要求1所述的制备纳米晶镍钛形状记忆合金的方法，其特征在于：搅拌摩擦焊搅拌头尺寸为轴肩直径22毫米、搅拌针直径5毫米、搅拌针长度0.9毫米，搅拌头的材料为钨合金。3.根据权利要求2所述的制备纳米晶镍钛形状记忆合金的方法，其特征在于：搅拌摩擦焊的搅拌头转速为800-2000rpm，搅拌摩擦焊接速度不大于50mm/min，搅拌头与垂直镍钛形状记忆合金板面方向的倾角小于2度，压下量为0.1-0.2mm。4.根据权利要求3所述的制备纳米晶镍钛形状记忆合金的方法，其特征在于：第二道搅拌摩擦工艺之后镍钛形状记忆合金需要在真空炉中加热到400-500°C并保温时间为0.5-1小时以进行去应力热处理。2CN110977141A说明书1/4页一种制备纳米晶镍钛形状记忆合金的方法技术领域[0001]本发明属于金属塑性成形领域，具体是一种利用液氮冷却辅助下的多道次搅拌摩擦工艺制备纳米晶镍钛形状记忆合金的方法。背景技术[0002]镍钛形状记忆合金因其独特的超弹性和形状记忆效应已经被广泛应用于航空航天、生物医学、机械、电子、智能制造等领域。镍钛形状记忆合金通过纳米化可以提高材料的超弹性和强度，有效减少变形过程中的温升并且有效减少循环加载后残余马氏体的数量，提高形状记忆合金的疲劳寿命和一系列其他性能。目前常用于制备纳米晶的方法包括高压扭转、塑性变形加退火、等通道角挤压、以及冷拔，利用材料的大塑性变形再结晶实现晶粒纳米化。应用上述工艺制备的纳米晶形状记忆合金成品率低下且难以推广到工业化生产。以其中最成熟的等通道挤压技术为例，需要多道次挤压加上复杂的热处理工艺才能制备出纳米晶镍钛形状记忆合金，而且热处理工艺控制不当极容易造成晶粒再次粗大，并且上述工艺仅能满足实验室要求的少量纳米晶的制备，难以批量化工业生产。[0003]利用搅拌摩擦焊来改善材料性能的工艺称为搅拌摩擦工艺，其原理就是利用搅拌摩擦头对在转动行进过程中对材料大的塑性变形以细化晶粒增加材料的强度。搅拌摩擦工艺工序简单，配以液氮冷却系统就可以得到纳米晶组织，且具有制备大件纳米晶合金的能力，并能实现纳米晶合金的工业化批量生产，而且制备出的纳米晶合金因为等轴晶组织有很好的力学性能。搅拌摩擦工艺配以液氮冷却辅助系统已经实现了包括碳钢、铝合金和镁合金等金属的纳米化，由于镍钛形状记忆合金由于强度高硬度大且变形复杂，不能通过传统搅拌摩擦工艺实现晶粒纳米化，目前还没有通过搅拌摩擦工艺实现镍钛形状记忆合金的研究。[0004]因此，本领域技术人员亟需提供一种能实现镍钛形状记忆合金纳米化的搅拌摩擦制备工艺。发明内容[0005]针对上述不足，本发明提供了一种新的搅拌摩擦工艺实现镍钛形状记忆合金晶粒尺寸的纳米化。本发明不仅能够通过简单的工艺制