[发明专利]具有近零膨胀特性的TiNi合金基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.具有近零膨胀特性的TiNi合金基复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)按照钛与镍原子比为54～58％∶42～46％，将纯Ti粉和纯Ni粉混合均匀；

(2)按照造孔剂占生坯质量百分数5％～20％的比例，将其与步骤(1)所得的混合粉充分混合；

(3)将步骤(2)所得粉末在室温下压制成生坯；将压制好的生坯放入惰性气体保护下的烧结炉中烧结，使造孔剂完全分解而去除；所述造孔剂为尿素或碳酸氢铵；

(4)按梯级加热方式升温，将坯料以10～20℃/min的速率加热至第一级梯度温度650～710℃，保温10～20分钟；然后以5～10℃/min的速率加热至第二级梯度温度770～830℃，保温10～20分钟；再以5～10℃/min的速率加热至第三级梯度温度950～1050℃，保温2～4小时后炉冷至420～480℃并保温30～40分钟，之后再冷水中淬火处理，制得孔隙均匀分布的多孔TiNi合金；

(5)去除步骤(4)所得多孔TiNi合金样品表面氧化物杂质相，经超声波清洗后烘干；

(6)将浸渗材料镁合金AZ91D和覆盖剂放入坩埚内，覆盖剂均匀覆盖在镁合金上表层，避免镁合金AZ91D在高温中氧化；放入加热炉中以10～30℃/min的速率加热到680～750℃后，将步骤(5)所得样品置于镁合金AZ91D熔融液体中并完全浸没，同时按照与镁合金质量比为0.5-2∶10补充覆盖剂，保温1～3小时，使镁合金AZ91D熔化后在毛细作用下渗入多孔TiNi合金的孔隙中，制得在100℃～150℃温度区间内具有近零膨胀特性的TiNi合金基复合材料，所述近零膨胀特性为热膨胀系数绝对值低于1.0×10^-6K^-1；以质量百分比计，所述覆盖剂原料配方组成为：MgCl₂：43-47％；KCl：33-37％；CaF₂：4-6％；NaCl：13-17％。

2.根据权利要求1所述具有近零膨胀特性的TiNi合金基复合材料的制备方法，其特征在于：所用纯Ti粉或纯Ni粉的平均粒径均为50μm；钛与镍原子比为56.2％∶43.8％。

3.根据权利要求1所述具有近零膨胀特性的TiNi合金基复合材料的制备方法，其特征在于：所述惰性气体为氩气，其纯度高于99.99％。

4.根据权利要求1所述具有近零膨胀特性的TiNi合金基复合材料的制备方法，其特征在于：所述烧结炉为电加热管式烧结炉，加热炉为电加热坩埚电阻炉。

5.根据权利要求1所述具有近零膨胀特性的TiNi合金基复合材料的制备方法，其特 征在于：步骤(3)所述烧结由室温升温至200～300℃后保温0.5～1.5小时。

6.根据权利要求1所述具有近零膨胀特性的TiNi合金基复合材料的制备方法，其特征在于：所述造孔剂优选为经过筛分后形貌规则的尿素或碳酸氢铵，粒径为200～300μm、300～450μm、450～600μm或600～900μm中的一种。

7.根据权利要求1所述具有近零膨胀特性的TiNi合金基复合材料的制备方法，其特征在于：所述去除步骤(4)所得多孔TiNi合金样品表面氧化物杂质相是用细砂纸研磨多孔TiNi合金样品表面。

8.根据权利要求1所述具有近零膨胀特性的TiNi合金基复合材料的制备方法，其特征在于：所述覆盖剂与浸渗材料镁合金AZ91D的质量比为1-2∶3。

9.一种具有近零膨胀特性的TiNi合金基复合材料，其特征在于：其由权利要求1-8所述方法中的任意一种制备。