一种具有良好记忆效应和加工性能的高温记忆合金及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高温记忆合金及其制备方法。
【背景技术】
[0002]高温形状记忆合金引起独有的形状记忆特性可被广泛用作飞行器、石油开采等系统的智能驱动材料。在飞机涡扇发动机的外喷口中，采用记忆合金材料制成的联锁片来控制喷管的出口面积，在不同的出口流量下保持喷口面积的连续改变，可大幅降低发动机在起飞和进场时的噪声；飞机发动机高压涡轮机中，将记忆合金丝制成的驱动器用于涡轮机和压缩机的间隙控制，以提高发动机效率；此外高温记忆合金还可应用在石油开采系统的流量控制阀，卫星保护罩自展开系统等领域。这些均需要高温记忆合金具有良好的可加工性能，容易制成丝、薄板等各种所需形状。
[0003]目前被研究的高温记忆合金主要有以下几类:Cu基高温记忆合金、N1-Al基高温记忆合金、N1-Mn基高温记忆合金、Ta-Ru和Nb_Ru高温记忆合金以及Ti_Ni基高温记忆合金。这些高温记忆合金各有优势，但仍存在一些难以克服的缺点，极大限制了高温记忆合金的发展和应用。例如，Cu基和N1-Al基高温记忆合金价格低廉但塑性低、冷热加工性能差；Ta-Ru和Nb-Ru合金相变温度可超过1000°C，但其价格昂贵且加工成型困难；Pd，Pt和Au等贵金属添加的T1-Ni基高温记忆合金相变温度较高但成本昂贵。上述可知，加工成型性能差是目前高温记忆合金普遍存在的问题，极大阻碍了高温记忆合金的实际应用。因此发展加工性能优异、成本较低的高温记忆合金成为高温形状记忆合金领域的研究重点。
【发明内容】
[0004]本发明要解决现有的高温记忆合金加工性能不足、成本昂贵的问题，而提供一种具有良好记忆效应和加工性能的高温记忆合金及其制备方法。
[0005]本发明一种具有良好记忆效应和加工性能的高温记忆合金的名义化学成分为T1-20Ta-10Zr-xIn(at% )，l〈x〈50
[0006]—种具有良好记忆效应和加工性能的高温记忆合金的制备方法，是按以下步骤完成的:
[0007]一、称取:按名义化学成分为T1-20Ta-10Zr-xIn(at% )称取T1、Ta、Zr及In作为原料，所述的 T1-20Ta-10Zr-xIn(at% )中 l〈x〈5 ；
[0008]二、制备中间合金铸锭:
[0009]将称取的T1、Zr及In置于非自耗真空电弧熔炼炉中，抽真空至5X10 3Pa?8X10 3Pa，通入氩气，再抽真空至5X 10 4Pa?8X10 4Pa，以氩气作为保护气，然后在磁搅拌的条件下，进行翻转熔炼6次?10次，得到中间合金铸锭；
[0010]三、制备T1-Ta-Zr-1n合金铸锭:
[0011 ] 将中间合金铸锭用线切割切成尺寸小于2cmX 2cmX 2cm的块状，将称取的Ta和切割后的中间合金铸锭置于非自耗真空熔炼炉中，抽真空至5 X 10 3Pa?8 X 10 3Pa，通入氩气，再抽真空至5X10 4Pa?8X10 4Pa，以氩气作为保护气，然后在磁搅拌的条件下，进行翻转熔炼6次?10次，得到T1-Ta-Zr-1n合金铸锭；
[0012]四、制备匀质化处理后的铸锭:
[0013]将T1-Ta-Zr-1n合金铸锭用丙酮清洗，然后封入真空度小于10 3Pa的石英管中，在温度为750°C?900°C的条件下，保温24h?48h，最后淬入冰水中，得到匀质化处理后的铸锭;
[0014]五、制备T1-Ta-Zr-1n合金薄板:
[0015]将匀质化处理后的铸锭进行乳制处理，每次下压量控制为1.5%?2.5%，经多次乳制直至乳制比为70%?95%，得到T1-Ta-Zr-1n合金薄板；
[0016]六、退火处理:
[0017]将T1-Ta-Zr-1n合金薄板经机械抛光去除表面杂质，再经丙酮清洗，然后封入真空度小于10 3Pa的石英管中，在温度为500°C?850°C的条件下，保温0.5h?2h，最后淬入冰水，得到具有良好记忆效应和加工性能的高温记忆合金。
[0018]本发明的有益效果是:本发明提出了一种新的具有良好加工性能、形状记忆效应的T1-Ta-Zr-1n高温记忆合金，其名义化学成分为T1-20Ta-10Zr_xIn (at % )，l〈x〈5。T1-20Ta-10Zr合金具有良好的形状记忆效应，通过少量的In掺杂提高了 Ti_Ta_Zr合金的加工性能，乳制比可达90%以上，完全可恢复应变为4%。
【附图说明】
[0019]图1为实施例一制备的T1-Ta-Zr-1n高温记忆合金的截面图；
[0020]图2为实施例一制备的T1-Ta-Zr-1n高温记忆合金的XRD图谱；
[0021]图3为实施例一制备的T1-Ta-Zr-1n高温记忆合金的金相组织；
[0022]图4为实施例一制备的T1-Ta-Zr-1n高温记忆合金室温拉伸加载-卸载的应力-应变曲线。
【具体实施方式】
[0023]【具体实施方式】一:本实施方式所述的一种具有良好记忆效应和加工性能的高温记忆合金的名义化学成分为T1-20Ta-10Zr-xIn(at% )，l〈x〈5。
[0024]本实施方式的有益效果是:本实施方式提出了一种新的具有良好加工性能、形状记忆效应的T1-Ta-Zr-1n高温记忆合金，其名义化学成分为T1-20Ta-10Zr_xIn (at % )，l<x<5o T1-20Ta-10Zr合金具有良好的形状记忆效应，通过少量的In掺杂提高了 Ti_Ta_Zr合金的加工性能，乳制比可达90%以上，完全可恢复应变为4%。
[0025]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:所述的T1-20Ta-10Zr-xIn(at% )中x = 2。其它与【具体实施方式】一相同。
[0026]【具体实施方式】三:本实施方式所述的一种具有良好记忆效应和加工性能的高温记忆合金的制备方法是按以下步骤完成的:
[0027]一、称取:按名义化学成分为T1-20Ta-10Zr_xIn(at% )称取T1、Ta、Zr及In作为原料，所述的 T1-20Ta-10Zr-xIn(at% )中 l〈x〈5 ；
[0028]二、制备中间合金铸锭:
[0029]将称取的T1、Zr及In置于非自耗真空电弧熔炼炉中，抽真空至5X10 3Pa?8X10 3Pa，通入氩气，再抽真空至5X 10 4Pa?8X10 4Pa，以氩气作为保护气，然后在磁搅拌的条件下，进行翻转熔炼6次?10次，得到中间合金铸锭；
[0030]三、制备T1-Ta-Zr-1n合金铸锭:
[0031]将中间合金铸锭用线切割切成尺寸小于2cmX2cmX2cm的块状，将称取的Ta和切割后的中间合金铸锭置于非自耗真空熔炼炉中，抽真空至5 X 10 3Pa?8 X 10 3Pa，通入氩气，再抽真空至5X10 4Pa?8X10 4Pa，以氩气作为保护气，然后在磁搅拌的条件下，进行翻转熔炼6次?10次，得到T1-Ta-Zr-1n合金铸锭；
[0032]四、制备匀质化处理后的铸锭:
[0033]将T1-Ta-Zr-1n合金铸锭用丙酮清洗，然后封入真空度小于10 3Pa的石英管中，在温度为750°C?900°C的条件下，保温24h?48h，最后淬入冰水中，得到匀质化处理后的铸锭;
[0034]五、制备T1-Ta-Zr-1n合金薄板:
[0035]将匀质化处理后的铸锭进行乳制处理，每次下压量控制为1.5%?2.5%，经多次乳制直至乳制比为70%?95%，得到T1-Ta-Zr-1n合金薄板；
[0036]六、退火处理:
[0037]将T1-Ta-Zr-1n合金薄板经机械抛光去除表面杂质，再经丙酮清洗，然后封入真空度小于10 3Pa的石英管中，在温度为500°C?850°C的条件下，保温0.5h?2h，最后淬入冰水，得到具有良好记忆效应和加工性能的高温记忆合金。
[0038]本【具体实施方式】步骤二、步骤三通过反复翻转熔炼，并加以磁力搅拌则可以保证合金融化后成分的均匀性。步骤三中需将中间合金切成小块，将Ta和小块中间合金块体均匀分布放置，以提高合金成分的均匀性。
[0039]本【具体实施方式】并通过熔炼中间合金解决低熔点金属In在熔炼过程中易挥发的问题。
[0040]本实施方式的有益效果是:本实施方式提出了一种新的具有良好加工性能、形状记忆效应的T1-Ta-Zr-1n高温记忆合金，其名义化学成分为T1-20Ta-10Zr_xIn (at % )，l<x<5o T1-20Ta-10Zr合金具有良好的形状记忆效应，通过少量的In掺杂提高了 Ti_Ta_Zr合金的加工性能，乳制比可达90%以上，完全可恢复应变为4%。
[0041]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】三不同的是:步骤一中所述的Ti的纯度大于99.5% ;步骤一中所述的Ta的纯度大于99.5% ;步骤一中所述的Zr的纯度大于99.5% ;步骤一中所述的In的纯度大于99.5%。其它与【具体实施方式】三相同。
[0042]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】三或四之一不同的是:步骤一中所述的T1-20Ta-10Zr-xIn(at% )中x