專利名稱：TiNiNb合金定向約束真空熱處理的方法
技術領域：
本發明涉及一種熱處理方法。
背景技術：
記憶合金連接緊固件工作的基本原理是基于記憶合金的形狀記憶效應，即記憶合金構件發生形狀恢復時，利用被連接件或被緊固件對其進行位移限制，以致構件行狀無法達到自由恢復時的尺寸，從而導致記憶合金連接或緊固件對被連接件或緊固件產生一定的連接或緊固力。記憶合金連接緊固件包括記憶合金管接頭、記憶合金緊固圈及記憶合金金谷鉚釘等，在航空航天、海軍艦艇、石油以及空間狹小和密集管路等領域具有廣闊的應用空間。記憶合金包括TiNi基、Cu基和Fe基等眾多體系，其中具有寬滯后效應、可室溫存儲運輸及良好力學性能的TiNiNb形狀記憶合金是作為連接緊固件的首選材料。但是隨著科技進步的發展，TiNiNb形狀記憶合金恢復率和恢復力有待提高。發明內容
本發明的目的是為了提高TiNiNb形狀記憶合金恢復率和恢復力，提供了一種 TiNiNb合金定向約束真空熱處理的方法。
TiNiNb合金定向約束真空熱處理的方法如下
將TiNiNb合金在真空度為10_3 10_5Pa、溫度為300 V 550 °C、約束應力 200MPa 600MPa、約束應變5 % 10 %的條件下，熱處理O. 5h 2h，即完成TiNiNb合金定向約束真空熱處理。
本專利提出采用定向真空熱處理技術提高TiNiNb記憶合金的連接恢復特性，以滿足對連接緊固件提出的更高要求。定向真空熱處理即真空熱處理過程中對TiNiNb形狀記憶合金施加恒定應力或恒定應變，在合金內部形成規則位錯組態，合適密度和規則組態的位錯可強化固相進一步提聞恢復率和恢復力。本專利主要涉及定向真空熱處理的技術主要包括定向約束的方式(約束應變和約束應力)、熱處理的溫度和時間。
采用本發明的方法熱處理后TiNiNb合金恢復率可達82 % 84%，恢復力可為 494MPa 500MPa。


圖I是采用實驗一的熱處理方法約束應力對TiNiNb合金恢復率的影響規律曲線.
圖2是釆用實驗一的熱處理方法約束應力對TiNiNb合金恢復力的影響規律曲線.
圖3是釆用實驗二的熱處理方法熱處理溫度對TiNiNb合金恢復率的影響規律曲線.
圖4是釆用實驗二的熱處理方法熱處理溫度對TiNiNb合金恢復力的影響規律曲線.
圖線.
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圖線。圖5是采用實驗三的熱處理方法熱處理時間對TiNiNb合金恢復率的影響規律曲圖6是采用實驗三的熱處理方法熱處理時間對TiNiNb合金恢復力的影響規律曲圖7是采用實驗四的熱處理方法約束應變對TiNiNb合金恢復率的影響規律曲圖8是采用實驗四的熱處理方法約束應變對TiNiNb合金恢復力的影響規律曲圖9是采用實驗五的熱處理方法熱處理溫度對TiNiNb合金恢復率的影響規律曲圖10是采用實驗五的熱處理方法熱處理溫度對TiNiNb合金恢復力的影響規律曲圖11是采用實驗六的熱處理方法熱處理時間對TiNiNb合金恢復率的影響規律曲圖12是采用實驗六的熱處理方法熱處理時間對TiNiNb合金恢復力的影響規律曲具體實施方式
本發明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的任意組合。
具體實施方式
一本實施方式中TiNiNb合金定向約束真空熱處理的方法如下將 TiNiNb合金在真空度為1(Γ3 l(T5Pa、溫度為300°C 550°C、約束應力200MPa 600MPa、 約束應變5% 10%的條件下，熱處理O. 5h 2h，即完成TiNiNb合金定向約束真空熱處理。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是在真空度為ICT4Pa的條件下熱處理。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一不同的是在溫度為350 °C 500 °C的條件下熱處理。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一不同的是在溫度為400°C的條件下熱處理。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一不同的是在約束應力250MPa 550MPa的條件下熱處理。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一不同的是在約束應力300MPa 500MPa的條件下熱處理。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一不同的是在約束應力400MPa的條件下熱處理。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
一不同的是在約束應變6% 9% 的條件下熱處理。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
一不同的是在約束應變8%的條件下熱處理。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
一不同的是熱處理時間為lh。其它與具體實施方式
一相同。
采用下述實驗驗證本發明效果
實驗一
TiNiNb合金定向約束真空熱處理的方法如下
將TiNiNb合金在真空度為10'溫度為500°C、約束應力200MPa 600MPa、約束應變5 %的條件下，熱處理lh，即完成TiNiNb合金定向約束真空熱處理。
從圖I中可明顯看出，隨著約束應力的增加，恢復率先升高后降低，在約束應力為 400MPa時，恢復率呈現最高值。約束應力的增加，位錯密度增加，提高抵抗塑形變形的能力， 進而提高軸向恢復力；但當約束應力進一步增加時，位錯組態密度進一步增加，不可逆應變量增多，導致軸向恢復率下降。由圖2看出隨著約束應力的增加，恢復力逐漸增加。
實驗二
TiNiNb合金定向約束真空熱處理的方法如下
將TiNiNb合金在真空度為l(T5Pa、溫度為300°C 550°C、恒應力400MPa、約束應變6%的條件下，熱處理lh，即完成TiNiNb合金定向約束真空熱處理。
由圖3可知，隨著熱處理溫度的升高，恢復率先升高后降低，在500°C時呈現最大的恢復率。熱處理溫度較低時，位錯密度大，且分布不均勻，導致不可逆應變增加；熱處理溫度升高，形成規則位錯組態，不可逆應變減少；溫度過高，位錯密度極具減少，抵抗塑形變形能力降低，引入不可逆應變增大，進而導致恢復率降低。由圖4可清楚地看到，恢復力呈現出與恢復率一致的結果，即隨著熱處理溫度的升高，恢復力先升高后降低。
實驗三
TiNiNb合金定向約束真空熱處理的方法如下
將TiNiNb合金在真空度為10_5Pa、溫度為500°C、恒應力400MPa、約束應變6%的條件下，熱處理O. 5h 2h，即完成TiNiNb合金定向約束真空熱處理。
從圖5中可看到隨著熱處理時間的延長，恢復率先升高后降低，在熱處理時間Ih 時，呈現恢復率最聞值。熱處理時間的延長，位錯組態變得較為規則，利于提聞恢復率；熱處理時間進一步延長，位錯密度降低較為明顯，給恢復率帶來不利影響。由圖6可清楚地看到，隨著熱處理時間的延長，恢復力先升高后降低。
由實驗一至實驗三的實驗結果可知約束應力定向真空熱處理可有效提高TiNiNb 合金的力學性能，改善應變恢復特性。優化出最佳的熱處理工藝為約束應力400MPa、熱處理溫度500°C和時間lh。經恒應力定向真空熱處理后，TiNiNb合金的室恢復率和恢復力分別為 82 % 和 494MPa。
實驗四
TiNiNb合金定向約束真空熱處理的方法如下
將TiNiNb合金在真空度為l(T4Pa、溫度為500°C、恒應力400MPa、約束應變5% 10%的條件下，熱處理lh，即完成TiNiNb合金定向約束真空熱處理。
從圖7中可明顯看出，隨著約束應變的升高，恢復率先升高后降低，在約束應變為9 %時呈現最大值，最大值為84 %。約束應變的增加，位錯密度增加，提高抵抗塑形變形的能力，進而提高軸向恢復力；但當約束應變進一步增加時，位錯組態密度進一步增加，不可逆應變量增多，導致恢復率下降。由圖8可見，隨著約束應變的增加，恢復力先升高后降低，在約束應變為9%時，恢復力達最大值為500MPa。
實驗五
TiNiNb合金定向約束真空熱處理的方法如下
將TiNiNb合金在真空度為l(T4Pa、溫度為300°C 550°C、恒應力400MPa、約束應變9%的條件下，熱處理lh，即完成TiNiNb合金定向約束真空熱處理。
由圖9可知，隨著熱處理溫度的升高，恢復率先升高后降低，在500°C時呈現最大的恢復率。熱處理溫度較低時，位錯密度大，且分布無序，導致不可逆應變增加；熱處理溫度升高，形成規則位錯組態，抵抗塑形變形能力增強，不可逆應變減少；溫度過高，位錯密度極具減少，抵抗塑形變形能力降低，引入不可逆應變增大，進而導致恢復率降低。
由圖10可清楚地看到，恢復力呈現出與恢復率變化規律一致的結果，即隨著熱處理溫度的升高，恢復力先升高后降低。
實驗六
TiNiNb合金定向約束真空熱處理的方法如下
將TiNiNb合金在真空度為10_4Pa、溫度為500°C、恒應力400MPa、約束應變9%的條件下，熱處理O. 5h 2h，即完成TiNiNb合金定向約束真空熱處理。
由圖11可知，隨著熱處理時間的延長，恢復率呈現先升高后降低的峰值現象。熱處理時間的延長，位錯組態變得較為規則，利于提高恢復率；熱處理時間進一步延長，位錯密度降低較為明顯，降低合金強度，降低恢復率。
由圖12可清楚地看到，隨著熱處理時間的延長，恢復力先升高后降低。
由實驗四-實驗六可以得出約束應變定向真空熱處理可有效改善TiNiNb合金的力學性能，提高應變恢復特性。確定出最佳的熱處理工藝為約束應變9%、熱處理溫度 500°C和時間lh。經該工藝定向真空熱處理后，TiNiNb合金的恢復率和恢復力分別為84% 和 500MPa。
權利要求
1.TiNiNb合金定向約束真空熱處理的方法，其特征在于TiNiNb合金定向約束真空熱處理的方法如下將TiNiNb合金在真空度為Kr3 l(T5Pa、溫度為300°C 550°C、約束應力200MPa 600MPa、約束應變5% 10%的條件下，熱處理O. 5h 2h，即完成TiNiNb合金定向約束真空熱處理。
2.根據權利要求I所述TiNiNb合金定向約束真空熱處理的方法，其特征在于在真空度為10_4Pa的條件下熱處理。
3.根據權利要求I所述TiNiNb合金定向約束真空熱處理的方法，其特征在于在溫度為 350°C 500°C的條件下熱處理。
4.根據權利要求I所述TiNiNb合金定向約束真空熱處理的方法，其特征在于在溫度為 400°C的條件下熱處理。
5.根據權利要求I所述TiNiNb合金定向約束真空熱處理的方法，其特征在于在約束應力250MPa 550MPa的條件下熱處理。
6.根據權利要求I所述TiNiNb合金定向約束真空熱處理的方法，其特征在于在約束應力300MPa 500MPa的條件下熱處理。
7.根據權利要求I所述TiNiNb合金定向約束真空熱處理的方法，其特征在于在約束應力400MPa的條件下熱處理。
8.根據權利要求I所述TiNiNb合金定向約束真空熱處理的方法，其特征在于在約束應變6 % 9 %的條件下熱處理。
9.根據權利要求I所述TiNiNb合金定向約束真空熱處理的方法，其特征在于在約束應變8%的條件下熱處理。
10.根據權利要求I所述TiNiNb合金定向約束真空熱處理的方法，其特征在于熱處理時間為lh。
全文摘要
TiNiNb合金定向約束真空熱處理的方法，它涉及一種熱處理方法。本發明提高了TiNiNb形狀記憶合金恢復率和恢復力。本方法如下將TiNiNb合金在真空度為10-3～10-5Pa、溫度為300℃～550℃、約束應力200MPa～600MPa、約束應變5％～10％的條件下，熱處理0.5h～2h，即完成TiNiNb合金定向約束真空熱處理。采用本發明的方法熱處理后TiNiNb合金恢復率可達82％～84％，恢復力可為494MPa～500MPa。
文檔編號C22F1/18GK102925837SQ201210478728
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月22日 優先權日2012年11月22日
發明者隋解和, 蔡偉, 吳冶 申請人:哈爾濱工業大學