本發(fā)明涉及tival記憶合金，尤其涉及tival記憶合金梯度異質(zhì)結(jié)構(gòu)的激光沖擊處理方法。

背景技術(shù)：

1、ti-v-al合金因密度低(4.5g/cm3)、價(jià)格相對(duì)低廉、加工性優(yōu)良(高達(dá)90％以上)、相變溫度在大范圍內(nèi)可調(diào)等諸多優(yōu)點(diǎn)，而成為航空航天領(lǐng)域中極具應(yīng)用潛力的輕質(zhì)記憶合金之一。然而，與傳統(tǒng)ti-ni基記憶合金類似，ti-v-al輕質(zhì)記憶合金的相變溫度/應(yīng)力窗口(ms(af)-mf(as)/σf-σr)較小，這使得由其制備的驅(qū)動(dòng)器可控性差。

2、最近，為了拓寬相變溫度/應(yīng)力窗口以實(shí)現(xiàn)形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器的精準(zhǔn)控制，提出了“功能梯度記憶合金”的概念。獲得功能梯度記憶合金的方式包括設(shè)計(jì)成分梯度，幾何尺寸梯度，或結(jié)構(gòu)梯度。成分梯度可通過擴(kuò)散退火、磁控濺射或增材制造等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)。但采用上述手段很難精確調(diào)控三組元合金中成分梯度。而幾何尺寸梯度所實(shí)現(xiàn)的梯度不是材料本質(zhì)功能特性的梯度，而是截面尺寸變化導(dǎo)致材料承載能力的梯度。結(jié)構(gòu)梯度主要采用梯度退火處理、表面嚴(yán)重塑性變形以及激光表面加熱等方式使與馬氏體相變行為密切相關(guān)的組織結(jié)構(gòu)要素(晶粒尺寸、相組成及各類缺陷等)在記憶合金中呈現(xiàn)梯度分布，這使得梯度結(jié)構(gòu)中不同局域化區(qū)域馬氏體相變存在差異，進(jìn)而調(diào)控功能特性。

3、為此，本申請(qǐng)?zhí)岢鰐ival記憶合金梯度異質(zhì)結(jié)構(gòu)的激光沖擊處理方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，而提出的tival記憶合金梯度異質(zhì)結(jié)構(gòu)的激光沖擊處理方法。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、tival記憶合金梯度異質(zhì)結(jié)構(gòu)的激光沖擊處理方法，包括以下步驟：

4、s1，以海綿鈦、枝晶釩和高純度al顆粒為原材料，按照化學(xué)成分為ti-13v-3al原子比的配比配制總質(zhì)量為80g的tival輕質(zhì)記憶合金；

5、s2，按照低熔點(diǎn)純al顆粒置于坩堝底部，高熔點(diǎn)枝晶釩放在坩堝最上邊的原則將配好的原材料置于真空電弧熔煉爐坩堝中；

6、s3，將原材料在電弧作用下重復(fù)熔煉4次制備獲得成分均勻的tival合金鑄錠；

7、s4，取tival合金鑄錠再次熔化成液態(tài)使其在重力的作用下流入到40mm×10mm×7mm的銅模中，最終獲得40mm×10mm×7mm的板條狀tival輕質(zhì)記憶合金；

8、s5，將板條狀的tival合金在900℃條件下進(jìn)行熱軋?zhí)幚?，每一次熱軋的下軋量?.5mm，將板條狀tival合金熱軋至厚度為5mm；隨之進(jìn)行冷軋，每次下軋量為0.2mm，總冷軋量為60％，將冷軋后的板狀tival合金進(jìn)行900℃/3h固溶處理，并進(jìn)行水淬；

9、s6，對(duì)板狀tival合金進(jìn)行拋光，獲得兩面均呈現(xiàn)出表面光亮的tival合金板條；

10、s7，采用nd:yag激光設(shè)備對(duì)tival輕質(zhì)記憶合金進(jìn)行激光沖擊處理。

11、優(yōu)選地，所述s1中配料之前將海綿鈦、枝晶釩和高純度al顆粒原材料放入無(wú)水乙醇中進(jìn)行清洗，以去除各類雜質(zhì)。

12、優(yōu)選地，所述s2中熔煉合金之前，對(duì)爐體進(jìn)行抽真空處理至10-3pa，在真空電弧熔煉爐中沖入0.5pa的高純氬氣。

13、優(yōu)選地，所述s3中每次熔煉結(jié)束后將合金鑄錠翻轉(zhuǎn)180°。

14、優(yōu)選地，所述s7中激光設(shè)備中激光波長(zhǎng)為1064nm,脈沖寬度為10ns,激光能量為0.83j，激光束斑枝晶為1.5mm,激光頻率為10hz，處理過程中使用厚度為3mm的耐熱玻璃作為束縛約束層，并且在tival輕質(zhì)記憶合金沖積層表面貼有鋁箔。

15、優(yōu)選地，所述s7中tival輕質(zhì)記憶合金底層黏附在加熱臺(tái)上，對(duì)合金底面進(jìn)行加熱，激光沖擊過程中將加熱臺(tái)的溫度調(diào)至500℃。

16、優(yōu)選地，所述nd:yag激光設(shè)備包括箱體，所述箱體內(nèi)安裝有nd:yag激光器，所述箱體內(nèi)固定安裝有支撐板，所述支撐板的上端設(shè)有導(dǎo)向槽，所述導(dǎo)向槽內(nèi)滑動(dòng)連接有滑塊，所述導(dǎo)向槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)連接有驅(qū)動(dòng)螺桿，所述驅(qū)動(dòng)螺桿貫穿滑塊并與其螺紋連接，所述支撐板的后側(cè)安裝有電機(jī)，所述電機(jī)的輸出端與驅(qū)動(dòng)螺桿固定連接，所述滑塊的上端固定有安裝板，所述安裝板的上端固定有限位板，所述限位板的上端設(shè)有滑槽，所述滑槽內(nèi)滑動(dòng)連接有能夠同步移動(dòng)的兩個(gè)移動(dòng)塊，兩個(gè)所述移動(dòng)塊上均固定有夾持板，兩個(gè)所述夾持板用于對(duì)tival輕質(zhì)記憶合金進(jìn)行夾持。

17、優(yōu)選地，所述滑槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)連接有第一螺桿，所述第一螺桿上固定有第二螺桿，所述第二螺桿的另一端與滑槽的內(nèi)壁轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第一螺桿與第二螺桿的螺紋方向相反，所述第一螺桿上固定有圓桿，所述圓桿貫穿限位板并與其轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述圓桿上固定有把手。

18、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為：

19、本發(fā)明通過獨(dú)特的加工處理方式在ti-v-al輕質(zhì)記憶合金中構(gòu)筑梯度結(jié)構(gòu)是有效拓寬其馬氏體相變溫度/應(yīng)力窗口，進(jìn)而促進(jìn)其應(yīng)用領(lǐng)域。

技術(shù)特征：

1.tival記憶合金梯度異質(zhì)結(jié)構(gòu)的激光沖擊處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的tival記憶合金梯度異質(zhì)結(jié)構(gòu)的激光沖擊處理方法，其特征在于，所述s1中配料之前將海綿鈦、枝晶釩和高純度al顆粒原材料放入無(wú)水乙醇中進(jìn)行清洗，以去除各類雜質(zhì)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的tival記憶合金梯度異質(zhì)結(jié)構(gòu)的激光沖擊處理方法，其特征在于，所述s2中熔煉合金之前，對(duì)爐體進(jìn)行抽真空處理至10-3pa，在真空電弧熔煉爐中沖入0.5pa的高純氬氣。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的tival記憶合金梯度異質(zhì)結(jié)構(gòu)的激光沖擊處理方法，其特征在于，所述s3中每次熔煉結(jié)束后將合金鑄錠翻轉(zhuǎn)180°。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的tival記憶合金梯度異質(zhì)結(jié)構(gòu)的激光沖擊處理方法，其特征在于，所述s7中激光設(shè)備中激光波長(zhǎng)為1064nm,脈沖寬度為10ns,激光能量為0.83j，激光束斑枝晶為1.5mm,激光頻率為10hz，處理過程中使用厚度為3mm的耐熱玻璃作為束縛約束層，并且在tival輕質(zhì)記憶合金沖積層表面貼有鋁箔。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的tival記憶合金梯度異質(zhì)結(jié)構(gòu)的激光沖擊處理方法，其特征在于，所述s7中tival輕質(zhì)記憶合金底層黏附在加熱臺(tái)上，對(duì)合金底面進(jìn)行加熱，激光沖擊過程中將加熱臺(tái)的溫度調(diào)至500℃。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的tival記憶合金梯度異質(zhì)結(jié)構(gòu)的激光沖擊處理方法，其特征在于，所述nd:yag激光設(shè)備包括箱體(1)，所述箱體(1)內(nèi)安裝有nd:yag激光器(2)，所述箱體(1)內(nèi)固定安裝有支撐板(3)，所述支撐板(3)的上端設(shè)有導(dǎo)向槽(4)，所述導(dǎo)向槽(4)內(nèi)滑動(dòng)連接有滑塊(5)，所述導(dǎo)向槽(4)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)連接有驅(qū)動(dòng)螺桿(7)，所述驅(qū)動(dòng)螺桿(7)貫穿滑塊(5)并與其螺紋連接，所述支撐板(3)的后側(cè)安裝有電機(jī)(6)，所述電機(jī)(6)的輸出端與驅(qū)動(dòng)螺桿(7)固定連接，所述滑塊(5)的上端固定有安裝板(8)，所述安裝板(8)的上端固定有限位板(9)，所述限位板(9)的上端設(shè)有滑槽(10)，所述滑槽(10)內(nèi)滑動(dòng)連接有能夠同步移動(dòng)的兩個(gè)移動(dòng)塊(15)，兩個(gè)所述移動(dòng)塊(15)上均固定有夾持板(16)，兩個(gè)所述夾持板(16)用于對(duì)tival輕質(zhì)記憶合金進(jìn)行夾持。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的tival記憶合金梯度異質(zhì)結(jié)構(gòu)的激光沖擊處理方法，其特征在于，所述滑槽(10)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)連接有第一螺桿(11)，所述第一螺桿(11)上固定有第二螺桿(12)，所述第二螺桿(12)的另一端與滑槽(10)的內(nèi)壁轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第一螺桿(11)與第二螺桿(12)的螺紋方向相反，所述第一螺桿(11)上固定有圓桿(13)，所述圓桿(13)貫穿限位板(9)并與其轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述圓桿(13)上固定有把手(14)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了TiVAl記憶合金梯度異質(zhì)結(jié)構(gòu)的激光沖擊處理方法，包括以下步驟：S1，以海綿鈦、枝晶釩和高純度Al顆粒為原材料，按照化學(xué)成分為Ti?13V?3Al原子比的配比配制總質(zhì)量為80g的TiVAl輕質(zhì)記憶合金；S2，按照低熔點(diǎn)純Al顆粒置于坩堝底部，高熔點(diǎn)枝晶釩放在坩堝最上邊的原則將配好的原材料置于真空電弧熔煉爐坩堝中；S3，將原材料在電弧作用下重復(fù)熔煉4次制備獲得成分均勻的TiVAl合金鑄錠。本發(fā)明通過獨(dú)特的加工處理方式在Ti?V?Al輕質(zhì)記憶合金中構(gòu)筑梯度結(jié)構(gòu)是有效拓寬其馬氏體相變溫度/應(yīng)力窗口，進(jìn)而促進(jìn)其應(yīng)用領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：衣曉洋,劉威,張碩文,孫小婧,王海振,馮欣欣,孟祥龍,高智勇,段書偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：煙臺(tái)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10