一种超高强塑性TiNiNbMo形状记忆合金的快速凝固制备方法

摘要

本发明涉及一种超高强塑性TiNiNbMo形状记忆合金的快速凝固制备方法，属于功能材料领域。采用铜模吸铸法，利用外部带有冷却介质铜模的高冷速提高溶质原子的固溶度，并通过合金成分优化，在保证制备材料的形状记忆效应的前提下，提高材料的综合力学性能。快速凝固的材料室温下压缩屈服强度达到800MPa以上，压缩断裂强度高达3GPa以上，同时压缩断裂应变高达40％，在‑100℃的屈服强度达700MPa以上，压缩断裂强度接近2.5GPa，相对于现有平衡凝固材料有了很大的提高。此外，压缩变形为8％时，形状记忆回复率为84％，具有良好的综合性能。

主权项

一种超高强塑性TiNiNbMo形状记忆合金的快速凝固制备方法，其特征在于：采用氩气保护下的高温液态合金在压力差作用下被吸入到外部带有冷却介质的铜模中直接成型，并通过合金成分优化，利用其高冷速提高溶质原子的固溶度，进而提高材料的强度，具体工艺步骤如下：（1）根据铜模大小切取足够质量的TiNiNbMo合金，并对合金表面进行处理，随后用丙酮、酒精进行超声波清洗，烘干除水备用；（2）将预处理好的合金材料装入真空电弧炉中，并在氩气保护下加热至完全融化；（3）将熔融合金在石英管中保温1～3h，保证合金的成分均匀，尽量减少偏析；（4）熔融合金在与铜模连接真空管与熔池的压力差下被吸入水冷铜模中冷却，开模取出；所述的合金的液态金属冷却速度为100K/s～10⁵K/s；所述的在氩气保护下加热至完全融化的温度为1350℃～1500℃，所述的合金吸入过程需提高熔融合金的温度至1400～1550℃，增大合金的流动性，使合金充模完全；超高强塑性TiNiNbMo形状记忆合金的技术指标是：压缩屈服强度范围为750～1000MPa，压缩断裂强度范围为3～5GPa，延伸率范围为40%～50%；在‑110℃～‑100℃时，压缩屈服强度范围为700～900MPa，压缩断裂强度范围为2～3GPa；在‑110℃～‑100℃的形状记忆效应，压缩应变范围为5～10%时，形状记忆回复率范围为70～90%；所述的合金成分为Ti：42～47％；Nb：4.5～9％；Mo：0.1～2.5％；余量为Ni。