500°C )得到直径为2mm的丝材，可以对温拔后的丝材进行常规的退火处理；
[0050](6)对经温拔(或温拔及退火处理)后的丝材进行重复冷拔及中间退火处理，经重复冷拔及中间退火处理后丝材的直径为0.2-1.0mm(优选为0.5mm)，其中，中间退火温度可以控制为600-750 °C (优选为700 °C )，退火时间可以控制为2_10分钟(优选为5分钟)；
[0051](7)对经塑性加工后的丝材进行晶化退火处理，退火温度为450_650°C (优选为5000C )，时间为5-60分钟(优选为20分钟)。
[0052](8)对经晶化退火处理后的丝材进行至少一次(优选为一次)单轴拉伸加载-卸载循环变形处理，拉伸变形处理的温度低于100°c，变形量为1_9%，得到所述的Nb纳米带/马氏体态NiTi记忆合金基体复合材料丝材。
[0053]实施例1
[0054]本实施例提供了一种Nb纳米带/马氏体态NiTi记忆合金基体复合材料丝材，以及一种在自由态Nb纳米带/马氏体态NiTi记忆合金基体复合材料丝材中保留Nb纳米带
2.8%超大拉伸弹性应变的方法，其是通过以下步骤实现的:
[0055](I)按Nb含量1at.%，Ti和Ni原子比1:1的配比选取纯度为99.9wt.%的铌，纯度为99.9wt.%的钛，纯度为99.9wt.%的镍，其中，Nb、T1、Ni的原子百分数之和为100% ；
[0056](2)将上述复合材料组分单质镍、钛、铌放入真空熔炼炉中，在0.5MPa氩气保护下熔炼并浇铸成铸锭；
[0057](3)在真空炉内，在950°C下对铸锭进行10小时的均匀化退火处理；
[0058](4)在850 °C下，将退火处理后的铸锭热锻成棒状型材；
[0059](5)在550°C下，对热锻得到的棒状型材进行温拔处理，得到直径2mm的丝材；
[0060](6)将步骤(5)中所得到的丝材在700°C下进行5分钟退火处理；
[0061](7)将步骤(6)中所得到的丝材在室温下进行冷拔处理直到不能拔为止；
[0062](8)将步骤(7)中所得到的丝材在700°C下再次进行5分钟退火处理；
[0063](9)重复步骤(7)和步骤(8)，最终得到直径0.5mm的丝材；
[0064](10)将步骤(9)中所得到的丝材在500°C下进行20分钟晶化退火处理；
[0065](11)将步骤(10)中所得到的丝材在室温下进行一次变形量为8.7%的单轴拉伸加-卸载循环变形处理。
[0066]用透射电子显微镜观察步骤(10)中得到丝材的显微组织。图1为复合材料丝材的纵截面的透射电镜明场像；图2为复合材料丝材的横截面的透射电镜的高角度环形暗场像，其中亮色区域为Nb纳米带的横截面，暗色区域为NiTi基体。从图1和图2可以看出复合材料丝材由不连续Nb纳米带沿丝材轴向均勾分布在NiTi基体中组成。
[0067]图3为步骤(10)中得到丝材的一维高能X射线衍射谱，从图3可以看出在复合材料丝材中Nb纳米带为BCC-Nb相，NiTi基体为B19’ -NiTi马氏体相。
[0068]图4为步骤(10)中得到丝材的马氏体态NiTi基体的透射电镜明场像，从图4可以看出马氏体态NiTi基体由自适应马氏体多变体组成。
[0069]图5为在步骤(11)中所述的8.7%单轴拉伸加-卸载循环变形过程中，Nb纳米带沿丝轴向的拉伸弹性应变与样品宏观拉伸应变的关系曲线，从图5中可以看出，在拉伸加载过程中Nb纳米带呈现出5.6%的超大拉伸弹性应变，而在拉伸卸载后，Nb纳米带2.8%的超大拉伸弹性应变被保留在拉伸卸载后的自由态复合材料样品中。
[0070]图6为在步骤(11)中所述的经8.7%单轴拉伸加-卸载循环变形后复合材料样品与未经变形处理复合材料样品的超导临界温度测试曲线的比较图，从图6中可以看出，经8.7%单轴拉伸加-卸载循环变形后样品的超导临界温度比未经变形处理复合材料样品的超导临界温度高0.7°C。
[0071]实施例2
[0072]本实施例提供了一种调节自由态Nb纳米带/马氏体态NiTi记忆合金基体复合材料丝材中Nb纳米带被保留拉伸弹性应变大小的方法，其是通过以下步骤实现的:
[0073]将实施例1中经步骤(10)所得到的复合材料丝材在室温下进行变形量为1.5%,
3.00AA.5%,6.2%,8.7%的多步单轴拉伸加-卸载循环变形。
[0074]图7为所述复合材料丝材的多步单轴拉伸加-卸载循环变形的应力-应变曲线。
[0075]图8为在所述的在多步单轴拉伸加-卸载循环变形过程中，Nb纳米带沿丝轴向的拉伸弹性应变与样品宏观拉伸应变的关系曲线，从图8中可以看出，在拉伸卸载后，Nb纳米带的0.4 %、1.1 %、1.4 %、2.3 %、2.8 %拉伸弹性应变均可以被保留在拉伸卸载后的自由态复合材料样品中。
[0076]图9为在所述的在多步单轴拉伸加-卸载循环变形后自由态复合材料样品中Nb纳米带被保留拉伸弹性应变与样品宏观循环变形的关系曲线，从图9中可以看出，通过控制复合材料样品的宏观拉伸加-卸载循环变形量，可以实现对自由态复合材料中Nb纳米带被保留拉伸弹性应变大小的调控。
[0077]图10为在自由态Nb纳米带/马氏体态NiTi记忆合金基体复合材料丝材中Nb纳米带被保留拉伸弹性应变与复合材料超导临界温度的关系曲线，从图10中可以看出，在自由态复合材料样品中，随Nb纳米带被保留拉伸弹性应变的增加，自由态复合的超导临界温度随之增加。
[0078]图11为在自由态Nb纳米带/马氏体态NiTi记忆合金基体复合材料丝材中Nb纳米带被保留拉伸弹性应变与复合材料超导临界磁场的关系曲线，从图10中可以看出，在自由态复合材料样品中，随Nb纳米带被保留拉伸弹性应变的增加，自由态复合的超导临界磁场随之增加。
[0079]上述实施例说明通过控制Nb纳米带/马氏体态NiTi记忆合金基体复合材料丝材的单轴拉伸加-卸载循环应变量可以实现调节自由态复合材料样品中Nb纳米带被保留拉伸弹性应变的大小，且通过控制自由态复合样品中Nb纳米带被保留拉伸弹性应变的大小可以实现自由态复合材料样品的超导临界温度和临界磁场的调控。
【主权项】
1.一种Nb纳米带/马氏体态NiTi记忆合金基体复合材料丝材，以该复合材料丝材的总量计，其包括以下成分:原子百分比为7-15%的Nb元素，以及原子比为(0.8:1)-(1.2:1)的Ti元素和Ni元素，T1、Ni和Nb三种元素的原子百分数之和为100% ； 所述复合材料丝材是通过以下步骤制备得到的: 按照所述Nb纳米带/马氏体态NiTi记忆合金基体复合材料丝材的成分配比选取纯度在99wt.%以上的单质镲、钛、银； 将选取的单质镍、钛、铌放入真空度高于KT1Pa或惰性气体保护的熔炼炉中进行熔炼，然后进行浇铸，得到Nb/NiTi铸锭； 在真空度高于KT1Pa的真空中或惰性气体保护中对该铸锭进行均匀化退火处理； 将经均匀化退火处理后的铸锭进行热锻成型； 对热锻后的型材进行塑性加工、退火处理及拉伸循环变形处理，其中，所述拉伸循环变形处理包括:对经塑性加工和退火处理后的退火态复合材料进行至少一次单轴拉伸加载-卸载循环变形，变形量为1-9%，得到所述的Nb纳米带/马氏体态NiTi记忆合金基体复合材料丝材。2.如权利要求1所述的复合材料丝材，其中，所述Nb纳米带的厚度为5-50纳米，宽度为20-200纳米。3.权利要求1或2所述的Nb纳米带/马氏体态NiTi记忆合金基体复合材料丝材的制备方法，其包括以下步骤: 按照所述Nb纳米带/马氏体态NiTi记忆合金基体复合材料丝材的成分配比选取纯度在99wt.%以上的单质镲、钛、银； 将选取的单质镍、钛、铌放入真空度高于KT1Pa或惰性气体保护的熔炼炉中进行熔炼，然后进行浇铸，得到Nb/NiTi铸锭； 在真空度高于KT1Pa的真空中或惰性气体保护中对该铸锭进行均匀化退火处理； 将经均匀化退火处理后的铸锭进行热锻成型； 对热锻后的型材进行塑性加工、退火处理及拉伸循环变形处理，其中，所述拉伸循环变形处理包括:对经塑性加工和退火处理后的退火态复合材料进行至少一次单轴拉伸加载-卸载循环变形，变形量为1-9%，得到所述的Nb纳米带/马氏体态NiTi记忆合金基体复合材料丝材。4.如权利要求3所述的制备方法，其中，对铸锭进行均匀化退火处理的温度为800-1000°C，时间为 5-50 小时。5.如权利要求3所述的制备方法，其中，对经均匀化退火处理后的铸锭进行热锻的温度为 800-1000°C。6.如权利要求3所述的制备方法，其中，所述塑性加工包括:对热锻后的型材进行热拔和/或温拔后，重复进行冷拔及中间退火，得到丝材；优选地，所述塑性加工包括:对热锻后的型材进行温拔后，重复进行冷拔及中间退火，得到丝材。7.如权利要求6所述的制备方法，其中，对热锻后的型材进行温拔的温度为450-600。。。8.如权利要求6或7所述的制备方法，其中，对经温拔后的丝材进行重复冷拔及中间退火处理的中间退火温度为600-750°C，时间为2-10分钟。9.如权利要求3所述的制备方法，其中，对经塑性加工后的丝材进行的退火处理的温度为450-650°C，时间为5-60分钟。10.如权利要求3所述的制备方法，其中，对经塑性加工和退火处理后的退火态复合材料进行拉伸循环变形处理的温度低于100°c。
【专利摘要】本发明提供了一种Nb纳米带/马氏体态NiTi记忆合金基体复合丝材及其制法。该复合丝材包括以下成分：原子百分比为7-15％的Nb，以及原子比为(0.8:1)-(1.2:1)的Ti和Ni，Ti、Ni和Nb三者原子百分数之和为100％。该材料是通过以下步骤制备的：选取纯度在99wt.％以上的单质镍、钛、铌；进行熔炼、浇铸后，得到铸锭；对铸锭进行均匀化退火处理；然后进行热锻成型；对热锻后的型材进行塑性加工、退火处理、至少一次单轴拉伸加载-卸载循环变形处理，变形量为1-9％，得到所述复合材料丝材。该材料能够在自由态复合材料中保留Nb纳米带的超大拉伸弹性应变，提高了自由态复合材料的超导临界温度和磁场。
【IPC分类】C22C1/02, C22C19/03, C22F1/10, C22F1/16, C22C30/00
【公开号】CN104946931
【申请号】CN201510251208
【发明人】郝世杰, 崔立山, 郭芳敏, 姜大强
【申请人】中国石油大学(北京)
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年5月18日