一種多孔TiNi形狀記憶合金復(fù)合墊片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種多孔TiNi形狀記憶合金復(fù)合墊片，屬于靜密封領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 密封墊片是法蘭連接系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的元件，也是系統(tǒng)失效的主要部件。系統(tǒng)失 效往往是墊片失效引起的。長(zhǎng)期使用的聚合物墊片易老化；普通不鎊鋼或鉛制密封墊片由 于彈性模大，密封效果受到影響，而且在長(zhǎng)期高溫拉伸的狀態(tài)下，螺栓易蠕變松弛，加之金 屬墊片回彈能力差，無法保證可靠有效的密封性能。
[0003]TiNi形狀記憶合金是目前所有形狀記憶合金中最有應(yīng)用價(jià)值和性能最好的智能 合金材料，具有形狀記憶性和超彈性，W及良好的生物兼容性、耐高溫性、耐腐蝕性、耐磨性 等。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)、機(jī)械工程和航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。目前在國(guó)內(nèi)，對(duì)形狀記 憶合金在密封墊片上應(yīng)用的研究工作才剛剛起步。
[0004] 1994年Gjunter等采用可工業(yè)化應(yīng)用的燃燒合成法制備出多孔TiNi形狀記憶合 金并用作骨骼的替代物后，多孔TiNi形狀記憶合金開始引起各國(guó)科學(xué)家的興趣，送是因?yàn)?多孔TiNi形狀記憶合金兼具形狀記憶性、超彈性、低密度、高壓縮回彈性、隔熱防振性、無 磁無毒性和良好的生物兼容性等優(yōu)點(diǎn)。近年來，我國(guó)已采用多種工藝方法制備出多孔TiNi 形狀記憶合金，并對(duì)其性能進(jìn)行了相關(guān)研究。但目前將多孔TiNi形狀記憶合金和傳統(tǒng)材料 相結(jié)合并應(yīng)用到密封墊片上的研究工作尚未發(fā)現(xiàn)。
[0005] 現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)墊片密封材料的要求越來越嚴(yán)格，減少泄漏率、輕量化、 延長(zhǎng)墊片壽命勢(shì)在必行。選擇高性能新性密封材料、發(fā)展復(fù)合密封墊片來提高密封性能已 成為一種趨勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實(shí)用新型的目的是提供一種多孔TiNi形狀記憶合金復(fù)合墊片。該種墊片利用 形狀記憶合金的超彈性提供螺栓法蘭連接的密封壓緊力，利用石墨的柔軟潤(rùn)滑性能，來保 護(hù)法蘭密封面。該復(fù)合墊片具有壓縮彈性模量小、吸振、耐高溫、耐腐蝕、抗疲勞、承壓能力 高和安全可靠性好的優(yōu)點(diǎn)。
[0007] 本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：
[000引一種多孔TiNi形狀記憶合金復(fù)合墊片，其特征是；由多孔TiNi形狀記憶合金板 (1)、石墨板（2)和不鎊鋼包邊（3)組成，所述多孔TiNi形狀記憶合金板（1)的上下兩個(gè)表 面分別設(shè)有一石墨板（2)，呈H明治結(jié)構(gòu)，不鎊鋼包邊（3)設(shè)置在墊片的邊緣，并且與石墨 板似嵌合。
[0009]所述多孔TiNi形狀記憶合金板（1)的材料的原子百分比Ti;Ni=余；（41~ 53% )，孔隙率是10~80 %，孔徑是10~500ym。
[0010] 所述多孔TiNi形狀記憶合金復(fù)合墊片的壓縮彈性模量1. 08~22GPa。
[0011] 所述多孔TiNi形狀記憶合金復(fù)合墊片的回彈率為70~96%。
[0012] 本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案制備：
[0013] 準(zhǔn)備多孔TiNi形狀記憶合金原料，其中鐵媒原子百分比Ti;Ni=余；(41~53)。 燒結(jié)合成板材，板材料的厚度是2~4mm;
[0014] 將薄板材料切割至密封墊片尺寸要求，并將墊片雙面磨至1. 4~3. 5mm;
[0015] 采用熱-機(jī)械處理方式對(duì)多孔TiNi形狀記憶合金進(jìn)行超彈性訓(xùn)練，其中處理方式 包括預(yù)變性和時(shí)效；
[0016] 把多孔TiNi形狀記憶合金墊片做清潔處理，然后用石墨板壓制包覆，其中壓制后 石墨板厚0. 5~1臟；
[0017] 將包覆好的墊片進(jìn)行內(nèi)外不鎊鋼包邊處理，不鎊鋼為304或316不鎊鋼，厚度為 0? 1 ~0? 2mm;
[0018] 對(duì)墊片表面清潔處理，然后投入使用。
[0019] 所最終得到的多孔形狀記憶合金復(fù)合墊片中多孔TiNi形狀記憶合金板（1)的孔 隙率是10~80 %，孔徑10~800ym。
[0020] 所最終得到的多孔TiNi形狀記憶合金復(fù)合墊片中多孔TiNi形狀記憶合金復(fù)合墊 片的壓縮彈性模量為1. 08~22GPa〇
[0021] 所最終得到的多孔TiNi形狀記憶合金復(fù)合墊片回彈率為70~96%。
[0022] 本實(shí)用新型的所提出的多孔TiNi形狀記憶合金復(fù)合墊片具有W下特點(diǎn)：
[0023] 1)多孔TiNi形狀記憶合金復(fù)合密封墊片所用多孔TiNi形狀記憶合金在壓縮和卸 載回彈的過程中存在應(yīng)力和應(yīng)變誘發(fā)的相變形為。相變行為和多孔性使得該復(fù)合墊片的比 普通金屬墊片在壓縮過程中彈性模量更小，卸載回彈更大；
[0024]。由于TiNi形狀記憶合金為多孔材料，加之具有超彈性，可起到很好的吸振效 果，送對(duì)法蘭系統(tǒng)長(zhǎng)期使用都有積極的效果；
[00巧]3)在長(zhǎng)期高溫運(yùn)行過程中，螺栓發(fā)生蠕變松弛現(xiàn)象，多孔TiNi形狀記憶合金的超 彈性可確保法蘭面上的密封壓緊力；
[0026] 4)石墨柔軟潤(rùn)滑，減少了墊片對(duì)法蘭密封面的損傷；
[0027] 5)不鎊鋼內(nèi)外包邊，一方面對(duì)于安裝時(shí)石墨的脫落起到一定的固定作用，另一方 面提高了墊片的密封性能。
【附圖說明】
[002引圖1多孔TiNi形狀記憶合金復(fù)合墊片的主視圖。
[0029] 圖2多孔TiNi形狀記憶合金復(fù)合墊片的主視圖斷面放大圖。
[0030] 圖中；1、多孔TiNi形狀記憶合金板，2、石墨板，3、不鎊鋼包邊。
[0031] 圖3是多孔TiNi合金試樣升溫過程的DSC曲線圖。
[0032] 圖4是多孔TiNi合金試樣降溫過程的DSC曲線圖。
[0033] 圖5不同孔隙率的多孔TiNi形狀記憶合金的壓縮回彈曲線。
[0034]圖中；曰、孔隙率 37. 7 + 3. 1%，b、孔隙率 37. 9 + 3. 6%，C、孔隙率 41. 0 + 1. 4%，d、 孔隙率 48. 0 + 4. 6%。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0036] 如圖1至5,按ASMEB16. 47標(biāo)準(zhǔn)尺寸確定墊片內(nèi)、外徑尺寸，
[0037] 實(shí)施例1。
[003引本實(shí)用新型的多孔TiNi形狀記憶合金板材料的原子百分比Ti;Ni= 50% :50%， 孔隙率37. 7 ± 3. 1 %，孔徑50~250mm。
[0039] 本實(shí)用新型的生產(chǎn)工藝如下：
[0040] (1)準(zhǔn)備多孔TiNi形狀記憶合金材料，材料成分如上要求，燒結(jié)溫度85(TC，燒結(jié) 合成板材，厚度約3mm;
[0041] 0)按ASMEB16. 47標(biāo)準(zhǔn)中墊片的尺寸要求，將板材線切割成內(nèi)徑48mm，外徑 52. 12mm平墊，并雙面平磨至2mm;
[004引做對(duì)多孔TiNi形狀記憶合金墊片進(jìn)行熱-機(jī)械訓(xùn)練，其中時(shí)效溫度是450。時(shí) 長(zhǎng) 30min;
[0043] 把多孔TiNi形狀記憶合金墊片做清潔處理，然后用石墨板壓制包覆，其中壓制后 石墨板厚0. 5臟~1臟；
[0044] 將包覆好的墊片進(jìn)行內(nèi)外316不鎊鋼包邊處理，不鎊鋼厚度0. 1~0. 2mm;
[0045] 對(duì)墊片表面清潔處理，然后投入使用。
[0046] 實(shí)施例2。
[0047] 本實(shí)用新型的多孔TiNi形狀記憶合金板材料的原子百分比Ti;Ni= 50% :50%， 孔隙率37. 9 ± 3. 6 %，孔徑50~250mm
[0048] 本實(shí)用新型的生產(chǎn)工藝如下：
[0049] (1)準(zhǔn)備多孔TiNi形狀記憶合金材料，材料成分如上要求，燒結(jié)溫度90(TC，燒結(jié) 合成板材，厚度約2. 5mm;
[0050] 0)按ASMEB16. 47標(biāo)準(zhǔn)中墊片的尺寸要求，將板材線切割成內(nèi)徑48mm，外徑 52. 12mm平墊，并雙面平磨至2mm;
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