TiNiNb形状记忆合金管接头径向压应力的模拟计算

形状记忆合金管接头与被接管接触面上压应力研究对其工程应用具有重要价值。利用弹塑性理论对TiNiNb管接头连接过程应力进行分析,建立了力学模型,对径向压应力随温度变化情况进行了模拟计算。计算分析了管接头厚度、内径值和配合间隙对径向压应力的影响,计算分析表明材料膨胀系数对紧固力有明显影响。实验测试值与该力学模型模拟计算值比较吻合,该力学模型能较好的模拟管接头的力学行为。

TiNiNb合金的空蚀

利用旋转圆盘装置研究了TiNiNb合金和0Cr13Ni5Mo不锈钢的空蚀行为,并用洛氏硬度仪模拟空蚀过程中微射流所产生的局部载荷对TiNiNb合金和0Cr13Ni5Mo不锈钢的作用,结果表明,TiNiNb合金的抗空蚀性能优于0Cr13Ni5Mo。在压痕试验中,TiNiNb合金能吸收高于0Cr13Ni5Mo的弹性能,该性能特点使TiNiNb合金在空蚀过程中能吸收和释放较多的冲击能量,减少损失,呈现良好的抗空蚀性能。

多次冲击载荷下TiNiNb合金的反常磨损行为

在往复冲击载荷下对TiNiNb合金的冲击磨损性能进行研究。结果表明:当单位面积冲击能量为1.61J/cm2时,TiNiNb合金表现出通常的耐磨行为,磨损率始终维持稳定;但当单位面积冲击能量上升到2.42 J/cm2且冲击进行到30万次后,磨损率曲线发生转折,转折后的磨损率仅为1.61 J/cm2冲击时的1/2.1。经X射线衍射分析和扫描电镜观察发现,磨损率下降的主要原因是高能冲击30万次后,表层组织中出现大量的非晶,导致通常的磨损机制在很大程度上受到抑制,使磨损率急剧下降,并因此使得高能量冲击下的磨损量最终也低于低能量冲击下的磨损量。

小规格TiNiNb管材的反向挤压成形工艺参数

针对44 mm×10.5 mm小规格Ti Ni Nb管材反挤压成形试验的工艺参数确定和模具设计问题,采用有限元热力耦合数值模拟和单因素轮换法,分析在满足制件成形质量(挤出温度低于共晶熔点)的前提下,挤压力与凹模模角和定径带长度、凹模和挤压筒温度、毛坯初始温度、挤压速度及摩擦因子等工艺参数和模具结构参数之间的关系,确定影响挤压力的主要工艺参数和模具结构参数分别为凹模模角、初始坯料温度、挤压速度和摩擦因子,并给出上述参数的取值范围。通过基于数值模拟的正交试验方法,得到了主要工艺参数和模具结构参数的最佳组合,即在保证润滑效果的前提下,取凹模模角110°、毛坯初始温度为950℃、挤压速度为50 mm/s。利用铅和45号钢毛坯在6.5 MN多向模锻挤压液压机上进行了验证实验。

热等静压法制备TiNiNb合金管工艺及其微观组织研究

利用热等静压法将TiNiNb预合金粉末制备成了大尺寸TiNiNb合金管(外径35 mm,内径15 mm,高为100 mm)。对制备出的TiNiNb合金管的微观组织、力学性能及马氏体相变行为进行了探究。结果表明,热等静压工艺参数为1 100℃、110 MPa、保温保压3 h时,可制备出微观组织较均匀的大尺寸TiNiNb合金管。热等静压TiNiNb合金管微观组织主要有TiNi基体相、β-Nb相、少量的(Ti,Nb)_2Ni相及TiC相。热等静压态TiNiNb合金管硬度高于锻态TiNiNb合金这可能是存在TiC相导致。在研究其马氏体相变行为时,发现该合金马氏体相变为两步相变,但其马氏体逆相变行为并不明显。

TiNiNb新型形状记忆合金的工程应用及其焊接技术研究进展

概述了TiNiNb宽滞后形状记忆合金不同状态的显微组织、性能特点及其工程意义,在此基础上介绍了TiNiNb宽滞后形状记忆合金在航空航天、军工产品、建筑桥梁和汽车等结构中的应用情况,分析了相关的焊接技术现状。

热等静压态TiNiNb合金的热变形行为及微观组织

研究了热等静压态TiNiNb合金的热变形行为,并探究了变形温度及应变速率对其热变形行为的影响,同时建立了本构方程。结果表明：热等静态TiNiNb合金的热变形激活能为200.448 kJ/mol;变形温度及变形速率对热等静压态TiNiNb合金流变应力有显著的影响,峰值应力随变形温度上升而减小,随应变速率上升而增大;将非晶态的预合金粉末经热等静压制成的TiNiNb合金微观组织中可以观察到TiNi基体相,β-Nb相及少量的（Ti,Nb）_2Ni相。在热压缩过程中,变形温度上升、应变速率增加均会使TiNi基体相的含量略微增加,β-Nb相的含量有所减少。

Cu元素对TiNiNb合金阻尼性能的影响

采用差示扫描量热仪(DSC)研究了不同原子百分比含量Cu元素(5%,15%,25%)取代Ni对TiNiNb合金马氏体相变温度的影响,并利用单悬臂法(动态机械分析仪)测试了这3种合金的阻尼性能。结果表明,Cu元素对TiNiNb合金相变过程没有明显的影响,在试验温度范围内,合金经历了一阶段的热弹性马氏体相变;Cu含量的增多促进了该合金相变温度的增加,使得相变主要发生在80℃～98℃之间(加热过程);在马氏体相区,Cu含量高,材料的阻尼性能越好。

TiNiNb合金激光焊接接头的组织与性能

试验研究了TiNiNb宽滞后形状记忆合金Nd:YAG激光焊接的组织与性能。通过光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射、硬度测试和拉伸试验对母材和焊缝的微观组织、元素分布、相组成以及接头力学性能进行了研究。结果表明:焊缝主要是由TiNi基体相和β-Nb相组成的共晶组织,β-Nb在TiNi基体相晶界和晶内分布不均匀;接头各区域的显微硬度均高于母材;室温下表现出较高的抗拉强度。用Nd:YAG激光焊接TiNiNb形状记忆合金是一种较理想的焊接方法。

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定TiNiNb形状记忆合金中杂质钴、铜、铬、铁、钒

建立电感耦合等离子体原子发射光谱法测定TiNiNb形状记忆合金中5种杂质元素含量的方法。采用氢氟酸-硝酸-盐酸溶解样品;选择Co 238.892 nm、Cu 213.598 nm、Cr 283.563 nm、Fe 238.204 nm、V 292.464 nm为分析谱线;采用标准加入法建立校正曲线并消除基体干扰。各待测元素质量分数在0.001%~0.020%范围内与发射光谱强度线性关系良好,相关系数均大于0.999,各元素检出限不大于0.0003%,定量限不大于0.001%。利用所建方法测定TiNiNb合金中5种杂质元素的含量,测定结果与电感耦合等离子体质谱法一致,加标平均回收率为90.0%~108.3%,测定结果的相对标准偏差为0.6%~7.6%(n=6)。该方法可用于TiNiNb合金中钴、铜、铬、铁、钒含量的快速测定。

拉伸形变及热循环对TiNiNb合金相变滞后的影响

用拉伸电阻法和Ｘ－射线衍射实验系统地研究了Ｔｉ４４Ｎｉ４７Ｎｂ９合金相变滞后的变化．实验证实了拉伸形变可使合金相变热滞增大，但此宽热滞只在形变后的第一次热循环中出现，在接下来的热循环中，相变热滞回复到形变前的较小值．

Cavitation erosion resistance and ratio of elastic deformation energy to total deformation energy for Ti_3Al and TiNiNb alloys

The cavitation erosion of Ti 46Ni 9Nb alloy, Ti 24Al 15Nb 1Mo alloy and 0Cr13Ni5Mo stainless steel has been investigated in tap water by using rotating disc equipment. It is shown that Ti 24Al 15Nb 1Mo alloy has the highest cavitation erosion resistance among the three tested materials and Ti 46Ni 9Nb alloy is more resistant to cavitation erosion than 0Cr13Ni5Mo stainless steel. To simulate the effect of collapse of vapor cavities or bubbles, the Rockwell hardness tester was used to exert a load on the small area of the tested materials, and the elastic deformation energy and total deformation energy in indentation were determined. The experiment results show that there is a good correlation between cavitaton erosion resistance and the ratio of elastic deformation energy to total deformation energy in indentation for the three tested materials. The higher the ratio, the better the cavitation erosion resistance.

铸、锻两种状态下TiNiNb合金的热加工性能

由热模拟压缩实验数据分别建立铸态和锻态2种组织状态的TiNiNb合金的本构方程,并采用多项式构建Arrhenius双曲正弦型本构方程参数A、n、α、Q与ε的函数关系。从热变形激活能随不同影响因子的变化规律出发,探究该合金在不同组织状态下的热加工性能。结果表明:铸态TiNiNb合金的流变应力略高于锻态,这主要与金属间化合物的长程有序点阵结构有关,铸态合金的适宜加工参数范围为应变速率ε小于0.1s-1,最大应变小于0.4,锻态合金的适宜加工参数范围为应变速率ε小于0.56s-1,最大应变小于0.5。

基于热加工图的TiNiNb合金高温塑性研究

采用热模拟压缩试验研究铸态TiNiNb合金在变形温度为700-1050℃、应变速率为0.01-10 s^-1条件下的热变形特征,基于试验结果建立了铸态TiNiNb合金的热变形本构方程。根据动态材料模型,计算并分析合金的热加工图。利用热加工图确定热变形的流变失稳区,并且获得了试验参数范围内热变形过程的最佳工艺参数,加热温度为750-880℃、应变速率为0.3-10 s^-1,或者加热温度为880-950℃、应变速率为0.01-0.5 s^-1。

Fe和Nb对TiNi形状记忆合金环双程记忆效应的影响

研究了预变形和热循环对Ti50.8Ni49.2及加入Fe和Nb后合金环的双程记忆应变影响。结果表明：在马氏体状态进行10.4%-13.8%的预变形,TiNi合金环随循环次数增加,双程记忆应变增大,在13.8%预变形和4次循环得到4.15%最大值;加入Fe和Nb后,在10.71%-15.18%的变形范围,合金环的双程记忆应变先增后降,其最大值分别为3.14%和2.56%。在变形量和循环次数相同时,TiNi合金环的记忆应变最高,当变形量和循环次数超过12.50%和2以后,TiNiFe合金环的双程记忆应变快速上升,其双程记忆应变超过TiNiNb合金环的。

TiNiFe形状记忆合金高温应力松弛稳定性

对形状记忆合金管接头来讲 ,应力松弛对在服役条件下的管接头影响更大 ,因此 ,系统地研究航空用形状记忆合金管接头在服役条件下的应力松弛的稳定性具有重要的现实意义 .研究了TiNiFe和TiNiNb两种管接头用形状记忆合金在不同温度条件下的应力松弛稳定性 .试验在美国 880型 1 0 0KN MTS实验机上进行 ,通过试验得到 2种合金的应力松弛曲线 ,结果表明 ,TiNiFe和TiNiNb形状记忆合金在高温下 ,都具有很好的稳定性 .TiNiNb形状记忆合金在 30 0℃时的应力松弛稳定性稍好于TiNiFe形状记忆合金 .但是 ,TiNiFe形状记忆合金所承受的载荷比TiNiNb形状记忆合金要高 .温度对形状记忆合金高温稳定性存在很大的影响 。

Strain glass in defect-containing ferroelastic Ti_(44)Ni_(51)Nb_5 alloy

An abnormal phenomenon was investigated in Ti44Ni51Nb5 alloy which exhibits an absence of martensite transformation and a negative temperature dependence of electrical resistivity with the temperature decreasing. X-ray diffraction (XRD) analysis shows the matrix phase keeps a B2 structure during cooling without a martensite transformation, and dynamic mechanical analysis displays a frequency-dependent AC modulus/loss anomaly at T g according to Vogel-Fulcher relation. Simultaneously, transmission electronic microscope (TEM) analysis manifests the superlattice spots at near 1/3 commensurate position, implying an existence of strain nanodomains with an R-like structure. And above experiment results provide evidence for the “strain glass” transition in defect-containing ferroelastic Ti44Ni51Nb5 alloy.