一种可用于纺织的Ni-Mn-Ga合金纤维丝及制备方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明属于纺织纤维领域，具体涉及一种可用于纺织的N1-Mn-Ga合金纤维丝。【【背景技术】】
[0002]目前，随着人们生活水平的提高，对衣物的要求越来越高。由于工作等的需要，人们对日常所穿的衣服不仅仅要舒适，而且要具有防辐射、磁屏蔽等功能。但现在具有防辐射、磁屏蔽等功能的衣服，一般由基于嵌入衣服里的金属丝这种复合的特殊面料制成，所用金属丝一般均为铁丝或者不锈钢微丝。如中国专利CN104746194A《一种电磁屏蔽防福射家用纺织纤维材料及其面料和应用》。由于铁丝或者不锈钢微丝刚度过大，柔软度远远不能满足度衣服舒适度的需求。因此，研究开发一种高柔软度的合金微丝成为了关键。
[0003]N1-Mn-Ga合金纤维丝属于形状记忆合金，其记忆效应源于低温下的马氏体相变。在较低的温度下，该合金是马氏体结构。这种孪晶马氏体结构，使得该合金纤维丝具有柔软度高，与纺织所用的普通纤维丝线相近，可实现任意的弯曲变形，并且抗拉轻度较大、不易拉断的特点。该合金马氏体相变点对成分特别敏感，可以通过调节各元素之间的原子比，使马氏体相变点在室温以上或者更高。这样，该合金纤维丝在较高的温度下就是马氏体结构。因此，该合金纤维丝可用作纺织纤维或者编制在面料中。
【
【发明内容】
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[0004]本发明的目的在于提供一种可用于纺织的N1-Mn-Ga合金纤维丝，制备得到的合金丝柔软度高，与纺织所用的普通纤维丝线相近，可任意弯曲变形，抗拉强度较大，可用作纺织纤维或者编织在面料中。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案:
[0006]—种可用于纺织的N1-Mn-Ga合金纤维丝，合金丝柔软度高，与纺织所用的普通纤维丝线相近，可任意弯曲变形，抗拉强度较大，可用作纺织纤维或者编织在面料中。
[0007]该合金丝成分为:(2X4)。
[0008]制备的合金丝长度可达几十厘米，直径在20-300m之间，丝材表面质量良好。
[0009]—种可用于纺织的N1-Mn-Ga合金纤维丝的制备方法，所述方法按以下步骤进行:
[0010](I)恪炼
[0011]按照名义成分(2X4)的原子比，称重配料，所用单质N1、Mn、Ga的纯度均在99.98%以上。将上述单质放入电弧熔炼炉中，抽到高真空(xpa)状态后，充入氩气至0.05Mpa后进行熔炼，熔炼过程中翻转4-5次，并利用电磁搅拌均匀化成分，降低偏析程度，得到该合金的纽扣锭。
[0012](2)热处理
[0013]将熔炼得到的纽扣锭，与钛块、单质锰片一起封入石英管中，放入箱式炉中退火。钛块用于防止氧化，单质锰片应用于在石英管内形成Mn氛围，减少Mn的挥发。退火温度为900-1 (KKTC，退火时间为2-3天，然后对纽扣锭进行水淬处理。
[0014](3)制备微丝
[0015]将退火水淬后的纽扣锭切割成边长为4mm的小块，放入高硼玻璃管中，用泰勒玻璃包覆法制备出该合金丝，合金丝的长度可达几十厘米，直径在20-300m之间，合金丝表面具有均匀的玻璃包覆层。
[0016](4)去除玻璃包覆层
[0017]由于制备出的微丝柔软度高，可以实现随意弯折变形，而玻璃层很脆，所以微丝经过多次弯折后，表面所包覆的玻璃层几乎完全去除。极少部分未去除的玻璃层，可以通过砂纸轻微的摩擦或者用蘸有氢氟酸的棉套轻擦去除。最终得到一种可用于纺织的N1-Mn-Ga合金纤维丝，该合金丝柔软度高，与纺织所用的普通纤维丝线相近，可任意弯曲变形，抗拉强度较大，可用作纺织纤维或者编织在面料中。
[0018]本发明合金丝与传统金属丝纤维相比，有益效果在于:
[0019](I)合金丝柔软度高，与纺织所用的普通纤维丝线相近，可任意弯曲变形，抗拉强度也较大，不易拉断。
[0020](2)合金丝可用作纺织纤维丝线，纺织成柔软的布料或者编织在面料中。
【【附图说明】】
[0021]图1是本发明合金纤维丝表面形貌的微观SEM图像。
[0022]图2是本发明合金纤维丝室温下的XRD图谱。
【【具体实施方式】】
[0023]下面对本发明的具体实施方法做进一步的说明。
[0024]实施本发明所提供的一种可用于纺织的N1-Mn-Ga合金纤维丝，其成分为:(2X4)。在N1-Mn-Ga系合金中，合金本身在马氏体状态下时，存在三种类型的马氏体:5层调制马氏体(5M)、7层调制马氏体(7M)、非调制马氏体(NM)。如图1所示，制备的合金纤维丝表面均被马氏体片覆盖，并且马氏体片取向各有不同。合金丝XRD结果如图2所示，所标记的峰位均为马氏体峰。由于马氏体状态下的N1-Mn-Ga合金丝微结构是孪晶变体，所以在这种马氏体状态下，丝材柔软度大，合金丝可实现任意弯曲变形。合金纤维丝可以任意弯曲打结，也可以随丝绸的褶皱任意弯曲变形。
[0025]实例I
[0026]—种可用于纺织的N1-Mn-Ga合金纤维丝，丝材成分是。
[0027]本实施例中的可用于纺织的N1-Mn-Ga合金纤维丝制备方法如下:
[0028](I)恪炼
[0029]按照名义成分的原子比，称重配料，所用单质N1、Mn、Ga的纯度均在99.98%以上。将上述单质经过裁剪、超声震荡等步骤清洗后，放入电弧熔炼炉中，抽到高真空(xpa)状态后，充入氩气至0.05Mpa后进行熔炼。熔炼过程中，电极末端保持在样品上方2-3cm处，均匀对样品加热。样品翻转4次，并利用电磁搅拌均匀化成分，降低偏析程度，得到该合金的纽扣锭。待到炉腔冷却到室温后取出。
[0030](2)热处理
[0031]将(I)中熔炼得到的纽扣锭，与2-4克钛块、3-4克单质锰片一起封入石英管中，放入箱式炉中退火。纽扣锭、钛块和锰片之间不互相接触。钛块用于防止氧化，单质锰片用于在石英管内形成Mn氛围，以减少合金锭中Mn的挥发。退火温度为900°C，退火时间为2天，然后对纽扣锭进行水淬处理。
[0032](3)制备微丝
[0033]将(2)中热处理得到的纽扣锭切割剪裁成边长为4mm的小块，放入直径10mm、长度15mm的高硼玻璃管(Pyrex)中，用泰勒玻璃包覆法制备出该合金丝。合金丝的长度可达几十厘米，直径在20-300m之间，合金丝表面具有均匀的玻璃包覆层和高的圆整度。
[0034](4)去除玻璃包覆层
[0035]由于制备出的微丝柔软度高，可以实现随意弯折变形，而玻璃层很脆，所以微丝经过多次弯折后，表面所包覆的玻璃层几乎完全去除。极少部分未去除的玻璃层，可以通过砂纸轻微的摩擦或者用蘸有氢氟酸的棉套轻擦去除。最终得到可用于纺织的成分近似为合金纤维丝，该合金丝柔软度高，与纺织所用的普通纤维丝线相近，可任意弯曲变形，抗拉强度较大，可用作纺织纤维或者编织