本發(fā)明專利技術是一種富Ni態(tài)TiNi形狀記憶合金第二相電刺激球化方法，該方法是在電致塑性軋機上經(jīng)軋輥帶動TiNi形狀記憶帶材或板材以一定的速度移動時，將脈沖電源輸出的高能脈沖電流通過電極輸入到移動的TiNi合金的通電部分，在通電部分產(chǎn)生焦耳熱效應與電子風非熱效應，使其內部的顯微組織由初始態(tài)的片狀或多邊形狀的第二相發(fā)生固溶的同時轉變成分布均勻的球狀第二相。通過上述處理后的TiNi合金帶材或板材可在室溫條件下空氣冷卻。該處理方法時間短，生產(chǎn)效率高，同時避免了TiNi合金的高溫氧化。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術是一種，屬于金屬特種熱處理
技術介紹
形狀記憶合金兼有傳感和驅動的雙重功能，是實現(xiàn)機械結構微型化和智能化的最有選擇，尤其，TiNi基形狀記憶合金具有豐富的相變現(xiàn)象、優(yōu)異的形狀記憶和超彈性性能、良好的力學性能、耐腐蝕性以及高阻尼特性，最具有作為固態(tài)驅動器的應用前景。富Ni態(tài)(彡50. 6at. %)TiNi合金中，Ti3Ni4相特性(體積分數(shù)、形貌及分布)對合金的馬氏體轉變特征中R轉變及其基體Ni含量的分布變化起著關鍵影響。通過傳統(tǒng)熱處理所獲得Ti3Ni4相的 存在導致了多階段馬氏體相轉變的出現(xiàn)，從而降低了合金相變恢復力及可恢復應變值。如 何通過調整Ti3Ni4相特性，控制Ti3Ni4相/TiNi相基體界面的Ni含量分布梯度，減少馬氏體相轉變的階段數(shù)，提高相變恢復力，是制約TiNi合金工程應用的關鍵因素之一。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術正是針對現(xiàn)有技術存在的不足而設計提供了一種，其目的是使富Ni態(tài)TiNi形狀記憶合金第二相發(fā)生完全球化，降低了 Ti3Ni4相/TiNi相基體界面的Ni含量分布梯度，只出現(xiàn)兩階馬氏體相轉變，能最大程度的提高相變恢復力。本專利技術的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的該種，其特征在于該方法的步驟是⑴所述富Ni態(tài)TiNi形狀記憶合金中的Ni含量的原子百分比大于等于50. 8% ;⑵將TiNi形狀記憶合金的帶材或板材(3)通過軋機的開卷裝置(5)、收卷裝置(6)、軋輥(2)及兩組支撐輥(I)實現(xiàn)帶材或板材(3)的雙向移動，帶材或板材(3)與軋輥(2)及兩組支撐輥(I)之間是彈性接觸，帶材或板材(3)的移動速度為O. 3 3m/min，帶材或板材⑶的的寬度為5 300mm,厚度為O. 5 5mm ；⑶在一組支撐輥⑴和軋輥⑵之間連接高能脈沖電源(4)，對該組支撐輥(I)和軋輥(2)之間加電部分的帶材或板材(3)進行第二相電刺激球化處理，加電部分長度L為50 200mm，高能脈沖電源⑷的放電參數(shù)為放電頻率1500 3000Hz，脈沖寬度20 3000 μ S，加載在帶材或板材(3)上的電流密度的幅值800 3000A/mm2。本專利技術技術方案利用現(xiàn)有的軋機結構帶動TiNi形狀記憶合金的帶材或板材(3)按設定的速度雙向移動，移動過程中，帶材或板材(3)與支撐輥(I)和軋輥(2)之間緊密彈性接觸，其轉動通過直流電機驅動，高能脈沖電源(4)的電流對加電部分產(chǎn)生焦耳熱效應和電子風非熱效應，使帶材或板材(3)的溫度可以達到650 900°C，這樣，帶材或板材(3)的內部顯微組織由初始態(tài)的片狀或多邊形狀的第二相轉變成分布均勻的球狀第二相，或者使第二相固溶于基體。通過上述處理后的TiNi合金帶材或板材可在室溫條件下空氣冷卻。本專利技術技術方案的優(yōu)點是I、在TiNi形狀記憶合金電刺激球化處理過程中，瞬間高能脈沖電流直接輸入到合金中生產(chǎn)重要的焦耳熱效應和電子風非熱效應，在該兩種效應的耦合作用下，使原子的振動能量急劇增加，促進了合金內部原子的擴散。經(jīng)傳統(tǒng)熱處理的富Ni態(tài)TiNi合金內部呈現(xiàn)片狀或無規(guī)則形狀顆粒，在第二相尖端或者缺陷部位，電脈沖的選擇性效應進一步促進Ni原子的擴散，實現(xiàn)了片狀及粒子狀第二相的固溶及球化。2、采用傳統(tǒng)熱處理工藝處理的富Ni態(tài)TiNi形狀記憶合金，合金第二相以片狀或無規(guī)則顆粒狀析出，在冷卻過程發(fā)生多階馬氏體相轉變；經(jīng)電刺激處理后，TiNi合金中片狀及粒子狀第二相的固溶及球化，冷卻過程中馬氏體相轉變變?yōu)閮呻A。3、電刺激處理過程中，富Ni態(tài)TiNi形狀記憶合金帶材或板材上任何一點完全球化處理的時候在22s以內，處理最高溫度為1050°C，而傳統(tǒng)熱處理方式無法獲得第二相球化組織，快速的升溫及降溫能避免TiNi合金不發(fā)生氧化現(xiàn)象附圖說明圖I為本專利技術技術方案對TiNi合金帶材或板材電刺激球化處理方法的示意2為800°C傳統(tǒng)時效熱處理后的富Ni態(tài)TiNi形狀記憶合金的顯微組織·圖3為采用本專利技術技術電刺激處理后的富Ni態(tài)TiNi形狀記憶合金的顯微組織具體實施例方式以下將結合附圖和實施例對本專利技術技術方案作進一步地詳述參見附圖I所示，該種，其特征在于該方法的步驟是⑴所述富Ni態(tài)TiNi形狀記憶合金中的Ni含量的原子百分比大于等于50. 8% ;⑵將TiNi形狀記憶合金的帶材或板材3通過軋機的開卷裝置5、收卷裝置6、軋輥2及兩組支撐輥I實現(xiàn)帶材或板材3的雙向移動，帶材或板材3與軋輥2及兩組支撐輥I之間是彈性接觸，軋輥2和TiNi合金帶材或板材3之間必須是緊密的彈性接觸，合金帶材或板材3不發(fā)生塑性變形，帶材或板材3的移動速度為O. 3 3m/min，帶材或板材3的的寬度為5 300mm,厚度為O. 5 5_ ；⑶在一組支撐輥I和軋輥2之間連接高能脈沖電源4，高能脈沖電源4與支撐輥I和軋輥2之間通過電刷實現(xiàn)電接觸，對該組支撐輥I和軋輥2之間加電部分的帶材或板材3進行第二相電刺激球化處理,加電部分長度L為50 200mm，高能脈沖電源4的放電參數(shù)為放電頻率1500 3000Hz，脈沖寬度20 3000 μ S，加載在帶材或板材3上的電流密度的幅值800 3000A/mm2，使帶材或板材3的溫度可以達到650 900°C，電刺激球化處理過程處于室溫與空氣中，無需采用冷卻介質對處理后的帶材或板材3進行冷卻。圖3為采用本專利技術技術電刺激處理后的富Ni態(tài)TiNi形狀記憶合金的顯微組織，電刺激處理的放電參數(shù)為頻率1500Hz，電脈沖寬度60 μ s，電流密度800A/mm2。帶材或板材3的處理處理溫度可以達到800°C。通過圖3與圖2的對比，電刺激處理后TiNi合金中片狀及粒子狀第二相發(fā)生了完全球化。與現(xiàn)有技術相比，本專利技術方法使富Ni態(tài)TiNi形狀記憶合金第二相發(fā)生完全球化，降低了 Ti3Ni4相/TiNi相基體界面的Ni含量分布梯度，只出現(xiàn)兩階馬氏體相轉變，能最大 程度的提高相變恢復力。該處理方法時間短，生產(chǎn)效率高，同時避免了 TiNi合金的高溫氧化。權利要求1.一種，其特征在于該方法的步驟是 ⑴所述富Ni態(tài)TiNi形狀記憶合金中的Ni含量的原子百分比大于等于50. 8% ; ⑵將TiNi形狀記憶合金的帶材或板材(3)通過軋機的開卷裝置(5)、收卷裝置￠)、軋輥(2)及兩組支撐輥(I)實現(xiàn)帶材或板材(3)的雙向移動，帶材或板材(3)與軋輥(2)及兩組支撐輥(I)之間是彈性接觸，帶材或板材(3)的移動速度為O. 3 3m/min，帶材或板材(3)的的寬度為5 300mm,厚度為O. 5 5_ ； ⑶在一組支撐輥(I)和軋輥(2)之間連接高能脈沖電源(4)，對該組支撐輥(I)和軋輥·(2)之間加電部分的帶材或板材(3)進行第二相電刺激球化處理，加電部分長度L為50 200mm，高能脈沖電源(4)的放電參數(shù)為放電頻率1500 3000Hz，脈沖寬度20 3000 μ S，加載在帶材或板材(3)上的電流密度的幅值800 3000A/mm2。全文摘要本專利技術是一種，該方法是在電致塑性軋機上經(jīng)軋輥帶動TiNi形狀記憶帶材或板材以一定的速度移動時，將脈沖電源輸出的高能脈沖電流通過電極輸入到移動的TiNi合金的通電部分，在通電部分產(chǎn)生焦耳熱效應與電子風非熱效應，使其內部的顯微組織由初始態(tài)的片狀或多邊形狀的第二相發(fā)生固溶的本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種富Ni態(tài)TiNi形狀記憶合金第二相電刺激球化方法，其特征在于：該方法的步驟是：⑴所述富Ni態(tài)TiNi形狀記憶合金中的Ni含量的原子百分比大于等于50.8％；⑵將TiNi形狀記憶合金的帶材或板材(3)通過軋機的開卷裝置(5)、收卷裝置(6)、軋輥(2)及兩組支撐輥(1)實現(xiàn)帶材或板材(3)的雙向移動，帶材或板材(3)與軋輥(2)及兩組支撐輥(1)之間是彈性接觸，帶材或板材(3)的移動速度為0.3～3m/min，帶材或板材(3)的的寬度為5～300mm，厚度為0.5～5mm；⑶在一組支撐輥(1)和軋輥(2)之間連接高能脈沖電源(4)，對該組支撐輥(1)和軋輥(2)之間加電部分的帶材或板材(3)進行第二相電刺激球化處理，加電部分長度L為50～200mm，高能脈沖電源(4)的放電參數(shù)為：放電頻率1500～3000Hz，脈沖寬度20～3000μs，加載在帶材或板材(3)上的電流密度的幅值800～3000A/mm2。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：官磊，劉大博，成波，
申請(專利權)人：中國航空工業(yè)集團公司北京航空材料研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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