本发明属于有色金属加工技术领域，涉及一种钛镍记忆合金薄板的制备方法。
背景技术：
形状记忆合金(shapememoryalloy，简称sma)是一种新型功能材料，具有独特的形状记忆效应(shapememoryeffect，简称sme)，即合金在某一温度下受外力而变形，当外力去除后，仍保持其变形后的形状。但当温度上升到某一温度，材料会自动回复到变形前的形状。sme最早可认为是1932年由olander在研究au-cd合金时发现的。30年后，美国海军武器实验室w1j1buehler等发现敲击ti-ni合金工件时，发出的声音因环境温度的不同而不同，且通过多次试验研究，证实了近等原子比的ti2ni合金具有良好的sme。随着研究的深入，研究者相继对sma的形状记忆效应机制和超弹性(superelasticity，简称se)特性进行了大量的研究。逐渐清楚了sme和se行为的基础是源于sma的相变机理，sme、se与ti-ni合金的马氏体相变及其逆相变密切相关。在cu基、fe基和钛镍合金(ti-ni)基形状记忆合金中，ti-ni基sma具有良好的sme和se。此外，该合金还具有比强度高、无磁性、耐磨损、生物相容性好及高阻尼等特性。这些优良特性使其应用几乎涉及产业界的所有领域，包括电子、机械、宇航、运输、建筑、化学、医疗、家电及日常生活用品等。
通常，不同的钛镍合金成分、不同热处理工艺、不同加工状态对ti-ni合金的se特性有着重要的影响，加工难度高。在实际中，钛镍合金板材或箔材加工就更是难上加难，目前钛镍合金薄板材，存在着室温塑性差，表面光洁度不高的致命缺陷。此外，在加工过程中，还会出现裂纹、起皮、折叠、氧化和杂质压入的缺陷，高质量的钛镍合金板或箔材加工困难，成品率很低。目前的生产工艺还无法有效克服这些缺陷，生产上也难于批量产出。
技术实现要素：
针对现有技术缺陷，本发明的目的在于提供一种室温塑性好，表面无裂纹、起皮、折叠、氧化和杂质压入缺陷的记忆钛镍合金板薄板，本发明拟采用的技术方案为：
1、一种钛镍记忆合金薄板的制备方法，其特征在于，主要包括熔炼、退火、锻造、热轧、冷轧与退火、酸洗、检验的步骤，具体为：
熔炼：选取纯度为99.97％的海绵钛和电解镍，质量百分比ni为54.5％～55.5％，余量为海绵钛，备用；熔炼采用真空感应炉石墨坩埚熔炼，首先制取少量与所述质量百分比相同的ti-ni母合金置于真空感应石墨坩埚中，通电熔化后形成ti-ni合金熔池，再按所述海绵钛和电解镍碎料慢慢加入熔池熔炼，形成钛镍铸锭；
2、退火：所述铸锭退火温度为830℃±20℃，均匀退火，保温时间5.5～7h；
3、锻造：铸锭退火后采用真空自由锻造开坯形成坯料，在坯料表面采用高温玻璃涂层保护，始锻温度为830℃±20℃，终锻温度为750℃±20℃；
4、热轧：对坯料热轧，热轧温度为830℃±20℃，坯料厚度从30mm轧制到2.0mm采用六道次，形成板坯；
5、冷轧与退火：放至常温的板坯保持板型平直冷轧，冷轧道次加工厚度依次2.0mm→1.4mm→1.1mm→0.85mm→0.70mm→0.6mm→0.5mm→0.42mm→0.3mm，形成钛镍合金薄板，再进行中间退火，中间退火温度控制在750～780℃，保温8～12min，水冷或空冷；
6、酸洗：在所述冷轧的步骤中，板坯厚度在0.85mm和0.42mm时，酸洗检查表面及时去除缺陷，酸洗溶液采用盐酸与氢氟酸的混合溶液，盐酸的浓度为25wt％到35％，氢氟酸的浓度为30wt％到50％，常温下在酸洗溶液中浸泡5～15min，酸洗除去表面的氧化膜；
7、合格检验：钛镍合金薄板合格品检验，板型平整，剪除边缘裂纹，表面无辊印、划伤或裂纹缺陷，其长为700～900mm，宽为180～185mm。
进一步的改进在于，所述熔炼步骤中ni质量百分比控制为55％。
进一步的改进还在于，所述铸锭退火温度为815℃、821℃、830℃、835℃或845℃，保温时间为5.5、6或6.5h；所述热轧温度为815℃、821℃、830℃、835℃或845℃；所述中间退火温度控制在750℃、755℃、775℃或780℃，保温9、10或11min。
与现有技术相比，本发明的技术效果为：本发明解决了钛镍记忆合金薄板室温塑性差的问题，消除了裂纹、起皮、折叠、氧化和杂质压入的缺陷，提高其力学性能，同时降低成本，提高了成材率。具体为：
1、在熔炼步骤中，本发明首先制取少量所述熔炼步骤中同比例的ti-ni母合金置于真空感应石墨坩埚中，通电熔化后形成ti-ni合金熔池，然后把按配比相同的ti、ni碎料在保护气氛下慢慢加入熔池冶炼。此方法最大优点是熔炼能耗少，成本低，合金成分均匀。所得钛镍锭的化学成分ni保证在54.5％～55.5％。
2、在冷加工+退火的步骤中，是ti-ni合金获得sme的有效方法。较高的富镍ti-ni合金要获得良好的sme特性，可以进行冷加工+中间退火处理。故合金的ni含量应小于56％。ti-ni合金在750-780℃温度范围内退火后，sme特性良好，当退火温度高于850℃时，sme恶化。另外，也可使合金具有很好的超弹性。
3、在酸洗过程中，除去钛镍记忆合金薄板表面的氧化膜。
具体实施方式
本实施例，将进一步叙述本发明一种钛镍记忆合金薄板的制备方法的实现过程：包括以下步骤：
1、熔炼：选择纯度为99.97％的海绵钛和电解镍，质量百分比为ni：54.5％～55.5％，余量为海绵钛；熔炼采用真空感应炉石墨坩埚熔炼，形成钛镍铸锭。在真空感应熔炼时，首先制取少量所述熔炼步骤中同比例的ni-ti母合金置于真空感应石墨坩埚中，通电熔化后形成ni-ti合金熔池，再按所述熔炼步骤中同比例的ti、ni碎料慢慢加入熔池冶炼，合金熔炼效果更佳。氧与ti生成化合物一般是不可逆的，严格控制了熔炼过程中氧的含量。碳含量对合金的力学性能影响不明显，但对记忆性能有影响，碳在镍中有大的溶解度，形成的碳化钛会阻碍孪晶界的运动和马氏体的再取向。所得钛镍锭的化学成分ni应保证在54.5％～55.5％、c≤0.04％、h≤0.005％，o≤0.050％，n≤0.04％。其中，ni质量百分比为55％，实际效果最佳。
2、退火：所述铸锭退火温度为830℃±20℃，均匀退火，保温时间5.5～7h。当所述铸锭退火温度为分别为815℃、821℃、830℃、835℃或845℃，保温时间为5.5、6或6.5h时，效果最佳。
3、锻造：铸锭退火后采用真空自由锻造开坯形成坯料，在坯料表面采用高温玻璃涂层保护，始锻温度为830℃±20℃，终锻温度为750℃±20℃。若锻造加热温度高于900℃，合金表面激烈氧化发生间隙氧污染，并生成低熔点混合物相，使合金变脆，反之加热温度低于750℃则变形抗力增大，缺口敏感性突出，给加工带来困难，常常会发生撕裂性损坏，使成材率降低。采用高温玻璃保护涂层，可避免过度氧化，有利于合金锻造，以获得的横截面均匀变形。
4、热轧：对坯料热轧，热轧温度为830℃±20℃，坯料厚度从30mm轧制到2.0mm采用六道次，形成板坯。所述热轧温度为815℃、821℃、830℃、835℃或845℃，效果最佳。热轧温度不宜超过900℃，否则氧化皮影响材质。
5、冷轧与退火：放至常温的板坯保持板型平直冷轧，冷轧道次加工厚度依次2.0mm→1.4mm→1.1mm→0.85mm→0.70mm→0.6mm→0.5mm→0.42mm→0.3mm，形成钛镍合金薄板，加工时不添加轧制油，再进行中间退火，中间退火温度控制在750～780℃，保温8～12min，水冷或空冷。所述中间退火温度控制在750℃、755℃、775℃或780℃，保温9、10或11min，效果最佳。冷轧加工与退火处理是ti-ni合金获得sme的有效方法。较高的富镍ti-ni合金要获得良好的sme特性。因此，可以进行冷加工+中温退火处理，这既有利于改善ti-ni合金的性能，也适当提高了合金的相变温度。另外，可使ti-ni合金具有更好的超弹性。
6、酸洗：在所述冷轧的步骤中，板坯厚度在0.85mm和0.42mm时，酸洗检查表面及时去除缺陷，酸洗溶液采用盐酸与氢氟酸的混合溶液，盐酸的浓度为25wt％到35％，氢氟酸的浓度为30wt％到50％，常温下在酸洗溶液中浸泡5～15min，酸洗除去表面的氧化膜；
7、合格检验：钛镍合金薄板合格品检验，板型平整，剪除边缘裂纹的废料可以再回炉熔炼以降低原材料成本；钛镍合金薄板表面无辊印、划伤或裂纹缺陷，其长为通常为700～900mm，宽为180～185mm。
本发明解决了钛镍记忆合金室温塑性差的问题，消除了缺陷，提高其力学性能，同时降低成本，提高了成材率。具体为：
1、在熔炼步骤中，本发明制取少量所述熔炼步骤中同比例的ni-ti母合金置于真空感应石墨坩埚中，通电熔化后形成ni-ti合金熔池，然后把按配比相同的ti、ni碎料在保护气氛下慢慢加入熔池冶炼。此工艺最大优点是熔炼能耗少，成本低，合金成分均匀，氧与ti生成化合物一般是不可逆的，严格控制了熔炼过程中氧的含量。碳含量对合金的力学性能影响不明显，但对记忆性能有影响，碳在镍中有大的溶解度，形成的碳化钛会阻碍孪晶界的运动和马氏体的再取向。所得钛镍锭的化学成分ni应保证在54.5％～55.5％、c≤0.04％、h≤0.005％，o≤0.050％、n：≤0.04％。
2、冷加工+退火处理是ti-ni合金获得sme的有效方法。富镍ti-ni合金要获得良好的sme特性，可以进行冷加工+中间退火处理。一般说来，决定材料性能的因素主要有3大类，即成分、组织结构及处理工艺等，工程上往往综合上述因素来使材料的性能符合要求。这既有利于改善合金的性能，也适当提高了合金的相变温度。另外，合金具有很好的超弹性。
3、在酸洗过程中，除去钛镍记忆合金薄板表面的氧化膜。