專利名稱：一種超彈性合金材料及其制備方法
技術領域：
本發明屬于功能性合金材料技術領域，特別是指一種超彈性合金材料及其制備方法。
背景技術：
超彈性合金因其具有較高的可恢復彈性形變而廣泛應用于航空、機械、精密儀器及醫療等領域。目前最常使用的超彈性合金為鈦鎳合金，鈦鎳合金中存在熱彈性馬氏體，其相變溫度隨合金成份不同在一定范圍內變化，因為鈦鎳系合金不僅具有奇特的形狀記憶效應，還具有較好的超彈性行為，但其超彈性行為屬于寬滯后的超彈性行為，因此內耗高。我國專利公開號CN102337424中采用鈷替代部分鎳而形成一種鎳鈷鐵鎵合金材 料，認為能夠改變和控制合金材料的馬氏體相變溫度，可以獲得較好的超彈性行為。通過對該技術方案的合金進行分析，該合金的彈性性能確實優于普通的鈦鎳合金，馬氏體也相應減少很多，但該合金也存有一定的缺陷，這就是雖然具有超彈性，但是對于原鈦鎳合金的形狀記憶效應大為減少，甚至在有些組分中形狀記憶效應為零。因此需要開發一種即具有窄滯后超彈性能又能夠保持形狀記憶效應的合金材料。

發明內容
本發明的目的是通過提供一種技術方案，該技術方案的合金材料不僅具有窄滯后超彈性能又能夠保持形狀記憶效應的合金材料。本發明是通過以下技術方案實現的一種超彈性合金材料，所述合金材料的各組成按原子百分含量為鎳45_55at%，鐵
O-IOat%,It 25-35at%，鈷 5-15at%0作為進一步的改進，所述合金材料的各組成按原子百分含量為鎳50at%，鐵5at %，鈦 35at %，鈷 IOat %。所述一種超彈性合金材料的制備方法，具體包括以下步驟I)、選取純度彡99. 9%的鎳，純度彡99. 99 %鈷，純度彡99. 9%的鐵，純度^ 99. 9%的鈦，將上述材料按照原子百分含量配料，然后放入熔煉爐中并抽真空至
2.O X IO-4Pa,再充入氬氣，反復熔煉后用模具冷卻吸鑄得到合金毛坯；2)、將I)中得到的合金毛坯密封，抽真空至5. 0X10_5Pa，在1000°C下保溫72小時，然后冷卻至室溫得到超彈性合金材料。 所述的熔煉爐采用的是非自耗真空電弧熔煉爐。所述的冷卻以勻速冷卻為主，冷卻速率保持在2. 5_5°C每15分鐘，該冷卻速率要保持到毛坯溫度下降到450-500°C。本發明的有益效果是1，本技術方案的合金材料不僅具有窄滯后超彈性能又能夠保持形狀記憶效應的合金材料。
2，本技術方案的生產工藝簡單，易于工業化生產。
具體實施例方式以下通過具體實施方式
對本發明的技術方案進行詳細說明。一種超彈性合金材料，所述合金材料的各組成按原子百分含量為鎳45_55at %，鐵
0-IOat%,It25-35at%，鈷 5-15at%0 作為進一步的改進，所述合金材料的各組成按原子百分含量為鎳50at%，鐵5at %，鈦 35at %，鈷 IOat %。所述一種超彈性合金材料的制備方法，具體包括以下步驟I)、選取純度彡99.9%的鎳，純度彡99. 99 %鈷，純度彡99.9%的鐵，純度>99. 9%的鈦，將上述材料按照原子百分含量配料，然后放入非自耗真空電弧熔煉爐中并抽真空至2. OX 10_4Pa，再充入氬氣，反復熔煉后用模具冷卻吸鑄得到合金毛坯；2)、將I)中得到的合金毛坯密封，抽真空至5. 0X10_5Pa，在1000°C下保溫72小時，然后冷卻至室溫得到超彈性合金材料。所述的冷卻以勻速冷卻為主，冷卻速率保持在2. 5_5°C每15分鐘，該冷卻速率要保持到毛坯溫度下降到450-500°C。這樣做的結果是能夠保持合金內晶體結構的均勻，各組成在單位體積內的顆粒大致相同，減少能量的內耗。實施例I選取所述合金材料的各組成按原子百分含量為鎳50a ，鐵5a ，鈦35at%，鈷 IOat % οI)、選取純度彡99.9%的鎳，純度彡99. 99 %鈷，純度彡99.9%的鐵，純度>99. 9%的鈦，將上述材料按照原子百分含量配料，然后放入非自耗真空電弧熔煉爐中并抽真空至2. OX 10_4Pa，再充入氬氣，反復熔煉后用模具冷卻吸鑄得到合金毛坯；2)、將I)中得到的合金毛坯密封，抽真空至5. 0X10_5Pa，在1000°C下保溫72小時，然后冷卻至室溫得到超彈性合金材料。所述的冷卻以勻速冷卻為主，冷卻速率保持在3. 5°C每15分鐘，該冷卻速率要保持到毛坯溫度下降到450°C。在以下的實施例中有變化的有各組成材料的原子百分含量及在生產過程中的冷卻速率及保持冷卻速率的最后溫度，因此在實施例1-3中僅有材料組成變化其它方面相同；在實施例4-6中除各材料組成變化外，冷卻速率和保持冷卻速率的最后溫度同實施例
1-3有變化但在實施例4-6中的冷卻速率及保持冷卻速率的最后溫度相同。實施例2選取所述合金材料的各組成按原子百分含量為鎳55a t %,鐵5at %,鈦30at %,鈷 IOat % ο實施例3選取所述合金材料的各組成按原子百分含量為鎳45at %，鐵IOat %，鈦30at %，鈷 15at%0實施例4選取所述合金材料的各組成按原子百分含量為鎳48at %，鐵IOat %，鈦30at %，鈷12at%。冷卻速率保持在5°C每15分鐘，該冷卻速率要保持到毛坯溫度下降到500°C。實施例5選取所述合金材料的各組成按原子百分含量為鎳55at%,鐵IOat鈦25at%,
鈷10at%。冷卻速率保持在5°C每15分鐘，該冷卻速率要保持到毛坯溫度下降到500°C。實施例6選取所述合金材料的各組成按原子百分含量為鎳50at %，鐵IOat %，鈦25at %，
鈷15at%。冷卻速率保持在5°C每15分鐘，該冷卻速率要保持到毛坯溫度下降到500°C。

實施例1-6的各組成合金的性能見表I表I
實施例可恢復應變a最大應變滯后b b/a
實施例 I Γ623 250.427
實施例 26 842 970.434
實施例 36^78Γ060.451
實施例 45 32Γ03O. 758
實施例 54TT3Σ 4O. 518
實施例 6δΤΤθ2 230.432本發明包括但不限于本實施例，凡是在本發明規則之下進行的等同替換或局部改
進均應當視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種超彈性合金材料，其特征在于所述合金材料的各組成按原子百分含量為鎳45-55at%，鐵 0-10at%，,jc 25_35at%，鈷 5-15at%0
2.根據權利要求I所述超彈性合金材料，其特征在于所述合金材料的各組成按原子百分含量為鎳50at %，鐵5at %，鈦35at %，鈷IOat %。
3.根據權利要求I所述超彈性合金材料的制備方法，其特征在于具體包括以下步驟 1)、選取純度彡99.9%的鎳，純度彡99. 99%鈷，純度彡99. 9%的鐵，純度彡99. 9%的鈦，將上述材料按照原子百分含量配料，然后放入熔煉爐中并抽真空至2. O X IO-4Pa,再充入氬氣，反復熔煉后用模具冷卻吸鑄得到合金毛坯； 2)、將I)中得到的合金毛坯密封，抽真空至5.0X10_5Pa，在1000°C下保溫72小時，然后冷卻至室溫得到超弾性合金材料。
4.根據權利要求3所述超彈性合金材料的制備方法，其特征在于所述的熔煉爐采用的是非自耗真空電弧熔煉爐。
5.根據權利要求3所述超彈性合金材料的制備方法，其特征在于所述的冷卻以勻速冷卻為主，冷卻速率保持在2. 5-5°C每15分鐘，該冷卻速率要保持到毛坯溫度下降到450-500 °C。
全文摘要
本發明涉及一種超彈性合金材料及其制備方法，所述合金材料的各組成按原子百分含量為鎳45-55at％，鐵0-10at％，鈦25-35at％，鈷5-15at％。本技術方案的合金材料不僅具有窄滯后超彈性能又能夠保持形狀記憶效應的合金材料。
文檔編號C22C30/00GK102864360SQ201210343968
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月14日 優先權日2012年9月14日
發明者虞海盈 申請人:虞海盈