一種可用于紡織的Ni-Mn-Ga合金纖維絲及制備方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于紡織纖維領(lǐng)域，具體涉及一種可用于紡織的N1-Mn-Ga合金纖維絲?！尽颈尘凹夹g(shù)】】
[0002]目前，隨著人們生活水平的提高，對衣物的要求越來越高。由于工作等的需要，人們對日常所穿的衣服不僅僅要舒適，而且要具有防輻射、磁屏蔽等功能。但現(xiàn)在具有防輻射、磁屏蔽等功能的衣服，一般由基于嵌入衣服里的金屬絲這種復(fù)合的特殊面料制成，所用金屬絲一般均為鐵絲或者不銹鋼微絲。如中國專利CN104746194A《一種電磁屏蔽防福射家用紡織纖維材料及其面料和應(yīng)用》。由于鐵絲或者不銹鋼微絲剛度過大，柔軟度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足度衣服舒適度的需求。因此，研究開發(fā)一種高柔軟度的合金微絲成為了關(guān)鍵。
[0003]N1-Mn-Ga合金纖維絲屬于形狀記憶合金，其記憶效應(yīng)源于低溫下的馬氏體相變。在較低的溫度下，該合金是馬氏體結(jié)構(gòu)。這種孿晶馬氏體結(jié)構(gòu)，使得該合金纖維絲具有柔軟度高，與紡織所用的普通纖維絲線相近，可實(shí)現(xiàn)任意的彎曲變形，并且抗拉輕度較大、不易拉斷的特點(diǎn)。該合金馬氏體相變點(diǎn)對成分特別敏感，可以通過調(diào)節(jié)各元素之間的原子比，使馬氏體相變點(diǎn)在室溫以上或者更高。這樣，該合金纖維絲在較高的溫度下就是馬氏體結(jié)構(gòu)。因此，該合金纖維絲可用作紡織纖維或者編制在面料中。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種可用于紡織的N1-Mn-Ga合金纖維絲，制備得到的合金絲柔軟度高，與紡織所用的普通纖維絲線相近，可任意彎曲變形，抗拉強(qiáng)度較大，可用作紡織纖維或者編織在面料中。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0006]—種可用于紡織的N1-Mn-Ga合金纖維絲，合金絲柔軟度高，與紡織所用的普通纖維絲線相近，可任意彎曲變形，抗拉強(qiáng)度較大，可用作紡織纖維或者編織在面料中。
[0007]該合金絲成分為:(2X4)。
[0008]制備的合金絲長度可達(dá)幾十厘米，直徑在20-300m之間，絲材表面質(zhì)量良好。
[0009]—種可用于紡織的N1-Mn-Ga合金纖維絲的制備方法，所述方法按以下步驟進(jìn)行:
[0010](I)恪煉
[0011]按照名義成分(2X4)的原子比，稱重配料，所用單質(zhì)N1、Mn、Ga的純度均在99.98%以上。將上述單質(zhì)放入電弧熔煉爐中，抽到高真空(xpa)狀態(tài)后，充入氬氣至0.05Mpa后進(jìn)行熔煉，熔煉過程中翻轉(zhuǎn)4-5次，并利用電磁攪拌均勻化成分，降低偏析程度，得到該合金的紐扣錠。
[0012](2)熱處理
[0013]將熔煉得到的紐扣錠，與鈦塊、單質(zhì)錳片一起封入石英管中，放入箱式爐中退火。鈦塊用于防止氧化，單質(zhì)錳片應(yīng)用于在石英管內(nèi)形成Mn氛圍，減少M(fèi)n的揮發(fā)。退火溫度為900-1 (KKTC，退火時間為2-3天，然后對紐扣錠進(jìn)行水淬處理。
[0014](3)制備微絲
[0015]將退火水淬后的紐扣錠切割成邊長為4mm的小塊，放入高硼玻璃管中，用泰勒玻璃包覆法制備出該合金絲，合金絲的長度可達(dá)幾十厘米，直徑在20-300m之間，合金絲表面具有均勻的玻璃包覆層。
[0016](4)去除玻璃包覆層
[0017]由于制備出的微絲柔軟度高，可以實(shí)現(xiàn)隨意彎折變形，而玻璃層很脆，所以微絲經(jīng)過多次彎折后，表面所包覆的玻璃層幾乎完全去除。極少部分未去除的玻璃層，可以通過砂紙輕微的摩擦或者用蘸有氫氟酸的棉套輕擦去除。最終得到一種可用于紡織的N1-Mn-Ga合金纖維絲，該合金絲柔軟度高，與紡織所用的普通纖維絲線相近，可任意彎曲變形，抗拉強(qiáng)度較大，可用作紡織纖維或者編織在面料中。
[0018]本發(fā)明合金絲與傳統(tǒng)金屬絲纖維相比，有益效果在于:
[0019](I)合金絲柔軟度高，與紡織所用的普通纖維絲線相近，可任意彎曲變形，抗拉強(qiáng)度也較大，不易拉斷。
[0020](2)合金絲可用作紡織纖維絲線，紡織成柔軟的布料或者編織在面料中。
【【附圖說明】】
[0021]圖1是本發(fā)明合金纖維絲表面形貌的微觀SEM圖像。
[0022]圖2是本發(fā)明合金纖維絲室溫下的XRD圖譜。
【【具體實(shí)施方式】】
[0023]下面對本發(fā)明的具體實(shí)施方法做進(jìn)一步的說明。
[0024]實(shí)施本發(fā)明所提供的一種可用于紡織的N1-Mn-Ga合金纖維絲，其成分為:(2X4)。在N1-Mn-Ga系合金中，合金本身在馬氏體狀態(tài)下時，存在三種類型的馬氏體:5層調(diào)制馬氏體(5M)、7層調(diào)制馬氏體(7M)、非調(diào)制馬氏體(NM)。如圖1所示，制備的合金纖維絲表面均被馬氏體片覆蓋，并且馬氏體片取向各有不同。合金絲XRD結(jié)果如圖2所示，所標(biāo)記的峰位均為馬氏體峰。由于馬氏體狀態(tài)下的N1-Mn-Ga合金絲微結(jié)構(gòu)是孿晶變體，所以在這種馬氏體狀態(tài)下，絲材柔軟度大，合金絲可實(shí)現(xiàn)任意彎曲變形。合金纖維絲可以任意彎曲打結(jié)，也可以隨絲綢的褶皺任意彎曲變形。
[0025]實(shí)例I
[0026]—種可用于紡織的N1-Mn-Ga合金纖維絲，絲材成分是。
[0027]本實(shí)施例中的可用于紡織的N1-Mn-Ga合金纖維絲制備方法如下:
[0028](I)恪煉
[0029]按照名義成分的原子比，稱重配料，所用單質(zhì)N1、Mn、Ga的純度均在99.98%以上。將上述單質(zhì)經(jīng)過裁剪、超聲震蕩等步驟清洗后，放入電弧熔煉爐中，抽到高真空(xpa)狀態(tài)后，充入氬氣至0.05Mpa后進(jìn)行熔煉。熔煉過程中，電極末端保持在樣品上方2-3cm處，均勻?qū)悠芳訜?。樣品翻轉(zhuǎn)4次，并利用電磁攪拌均勻化成分，降低偏析程度，得到該合金的紐扣錠。待到爐腔冷卻到室溫后取出。
[0030](2)熱處理
[0031]將(I)中熔煉得到的紐扣錠，與2-4克鈦塊、3-4克單質(zhì)錳片一起封入石英管中，放入箱式爐中退火。紐扣錠、鈦塊和錳片之間不互相接觸。鈦塊用于防止氧化，單質(zhì)錳片用于在石英管內(nèi)形成Mn氛圍，以減少合金錠中Mn的揮發(fā)。退火溫度為900°C，退火時間為2天，然后對紐扣錠進(jìn)行水淬處理。
[0032](3)制備微絲
[0033]將(2)中熱處理得到的紐扣錠切割剪裁成邊長為4mm的小塊，放入直徑10mm、長度15mm的高硼玻璃管(Pyrex)中，用泰勒玻璃包覆法制備出該合金絲。合金絲的長度可達(dá)幾十厘米，直徑在20-300m之間，合金絲表面具有均勻的玻璃包覆層和高的圓整度。
[0034](4)去除玻璃包覆層
[0035]由于制備出的微絲柔軟度高，可以實(shí)現(xiàn)隨意彎折變形，而玻璃層很脆，所以微絲經(jīng)過多次彎折后，表面所包覆的玻璃層幾乎完全去除。極少部分未去除的玻璃層，可以通過砂紙輕微的摩擦或者用蘸有氫氟酸的棉套輕擦去除。最終得到可用于紡織的成分近似為合金纖維絲，該合金絲柔軟度高，與紡織所用的普通纖維絲線相近，可任意彎曲變形，抗拉強(qiáng)度較大，可用作紡織纖維或者編織