富氢环境下镍钛形状记忆合金弹簧变形行为的实验和理论研究

镍钛形状记忆合金器件在某些特定服役环境下不可避免地与氢接触,导致其力学性能发生改变.实验研究方面,通过对两种构型(弹簧指数为8.5和11.7)的镍钛合金弹簧进行异位电解充氢,随后对充氢和未充氢镍钛合金弹簧进行不同幅值的拉伸-卸载实验,揭示了氢对超弹性镍钛合金弹簧变形行为的影响.结果表明,氢会显著影响弹簧的相变硬化行为,并且使马氏体相变临界力下降地更为迅速.理论研究方面,基于实验结果,在不可逆热力学框架下构建了镍钛形状记忆合金力-扩散耦合本构模型.在该本构模型中,考虑了与弹性,马氏体相变和氢致膨胀相关的应变和氢浓度场对马氏体相变的影响.通过建立的Helmholtz自由能推导出相变行为的热力学驱动力.基于质量守恒定律和Fick定律,得到氢浓度场的演化方程.为了准确地描述充氢和未充氢镍钛合金弹簧的变形行为,在建立的本构模型基础上,进一步发展了描述弹簧力-扩散耦合变形行为并考虑其扭转、弯曲变形模式的半解析模型.通过与实验结果的对比,可以发现,提出的半解析理论模型能够很好地预测富氢环境下超弹性镍钛合金弹簧的变形行为.

TiNi形状记忆合金中富镍相的析出及其对机械行为的影响

本文评述了近年来有关 TiNi 形状记忆合金的时效及其对合金机械行为的影响方面的文献资料,系统地综述了 TiNi 形状记忆合金时效过程中富镍相的析出行为、析出相的结构及晶体学关系,探讨了富镍相对合金预马氏体相变及马氏体相变、伪弹性及记忆效应影响的机理,并提出了尚待解决的问题。

时效对富镍Ti-50.7at%Ni形状记忆合金马氏体多步相变行为的影响

采用DSC(差示扫描量热法)热循环研究了Ti-50.7at%Ni形状记忆合金经时效处理后马氏体多步相变演化行为和相变机制。结果表明:合金在250、400、550℃时效1 h水冷后,相变为B2→R,R→M1(沉淀相附近)和R→M2(母相附近)三阶段相变;700℃时效后,相变为B2→M一阶段相变。400℃时效时合金析出的沉淀相Ti3Ni4最多,使Ms(B2→M的起始温度)升至32℃,Af(M→B2的终了温度)升至50℃,马氏体相变温度是由沉淀相Ti3Ni4的析出速率和组织的回复进程共同决定的。

钛镍形状记忆合金丝材力学性能研究

通过热处理和拉伸测试等手段研究了不同加工状态TiNiCu、TiNiCr和TiNi钛镍形状记忆合金丝材力学性能和超弹性能。研究结果表明,通过优化热处理工艺参数使不同合金成分和状态钛镍形状记忆合金获得较好的超弹性能。热加工态二元钛镍形状记忆合金在400℃保温15和30 min水冷能获得理想的超弹性。冷加工态二元钛镍形状记忆合金在450℃保温30 min水冷,能获得理想的超弹性。热加工态钛镍形状记忆合金在450℃保温30 min水冷可以获得理想的记忆性能。TiNiCu和TiNi二元钛镍形状记忆合金丝材经630℃保温10 min水冷易获得超弹性能。

镍钛形状记忆合金性能及生物相容性研究进展

1引言 1963年美国海军军械研究室Buehler等偶然间发现了等原子NiTi合金(当时作为阻尼材料开发研究)在室温(马氏体态)经形变(弯曲)、再经加热(与点燃的香烟火苗接触,发生逆相变:马氏体→母相)后,自动回复母相态形状(自动弹直);由于累积了马氏体相变的知识,这类合金(具有热弹性马氏体相变的合金)在马氏体态变形,经逆相变,能自动回复到母相形状,于是命名为形状记忆.自此,形状记忆合金及"NiTinol"(指Ni-Ti-navy-ordnance-laboratory)开始进入实用阶段[1].

NiTi形状记忆合金表面氧化膜的成分和结构

用AES和XPS研究了NiTi合金表面氧化膜的成分和结构。结果表明 ,NiTi合金表面主要元素有C、O、Ti、Ni等 ;氧化膜的最外层由TiO2 和TiO及少量的Ni组成 ,TiO和TiO2 的相对含量分别为 30 .32 % ,6 9.6 8% ;表面氧化膜下存在一层富Ni层。随表面距离的增加 ,TiO2 和TiO的含量逐渐减少 ,Ti的含量增加 。

NiTi形状记忆合金薄膜中的相变

NiNi形状记忆合金薄膜是从块体状形状记忆合金中发展起来的一种新型功能薄膜材料 ,它具有不完全类同于块体状形状记忆合金的相变行为与记忆效应 本文综述了薄膜制备条件、化学成份、热处理工艺及循环条件对这种薄膜的组织结构 ,尤其是主体相变行为和脱溶分解行为的影响 .表明上述因素的影响相当复杂 。

NiTi形状记忆合金的性能测试

研究了Φ0.5mm、Φ0.2mm的NiTi记忆合金丝的制备工艺,并对其进行了力学—热学性能的测试,得到了应力、应变、温度和相变相互之间的函数关系曲线,为NiTi记忆合金丝在自适应结构中的应用奠定了基础。

热循环对预应变NiTi记忆合金丝/铝基复合材料马氏体逆相变的影响

采用热压法将 0 .2 6 mm的 Ni Ti合金丝复合于铝中 ,利用 SEM,DSC,热膨胀仪等实验手段研究了热循环对预应变为 4%的 Ni Ti合金丝 /铝基复合材料马氏体逆相变的影响。结果表明 :在第一次加热过程中 ,马氏体逆转变开始温度明显升高 ;第二次加热过程中逆转变开始温度比未预应变样品略有降低 ,随热循环次数增加 ,逆相变开始温度降低 ;当循环次数超过 30次后 ,逆转变温度几乎保持不变。

Ti_3Ni_4析出相对富镍TiNi合金阻尼行为的影响

采用动态机械分析仪(DMA)、透射电镜(TEM)和示差扫描量热分析仪(DSC)等手段,系统地研究了时效处理对TiNi合金阻尼行为的影响规律及其微观机制。结果表明,第二相粒子对合金阻尼行为具有不同的影响。细小、弥散的Ti3Ni4相提高了TiNi合金相变过程中马氏体的阻尼值,粗片状的Ti3Ni4相对阻尼行为的影响较小。

镍钛合金中富钛相的沉淀与相变

本文报道了在含富钛的镍钛合金中,由于时效引起的富钛相沉淀及其对马氏体相变内耗、模量、电阻等性能的影响.讨论了在二元系合金中由于沉淀相而出现无公度相的可能性。

NiTi合金表面氧化对镍离子释放的影响

采用原子吸收分光光度计,分别测试经机械抛光和高温氧化后的NiTi合金样品在人体生理模拟液中镍离子的释放速度,结果表明NiTi合金表面氧化膜的形成可以有效地减少镍离子的溶出.

高性能铁基形状记忆合金

日本东北大学的科研人员开发成功形状记忆效果比传统Nitinot镍钛形状记忆合金高出几乎1倍的铁基形状记忆合金，其化学成分由Fe、Ni、Co和Ti所组成，是一种高强度合金，如同所有的形状记忆合金一样能够在受热时回复原有形状，但它所能回复的变形能力要比传统NiTi形状记忆合金几乎大1倍之多。它的超弹性变形量高达10％～13％，就象皮筋一样。

形状记忆合金在致动技术中的应用

形状记忆合金随着温度的变化改变其形状。这种形状变化的程度明显大于热膨胀．而且它发生在从10℃到20℃很有限的温度变化区间。当然，适时可以有区别很大的形状变化，作用力的大小以及部件的形态(图1)。

一种富钛NiTi薄膜的晶化动力学

本实验采用直流磁控溅射法制备了一种非晶的富TiNiTi薄膜 ,其成分为Ni46.3 4% (原子分数 ) ,Ti 5 3 .66% (原子分数 )。采用变温方法研究了这种非晶薄膜的晶化动力学。测得非晶薄膜晶化的激活能为 2 71kJ/mol ,平均Avrami指数为 1.17。采用以上获得的动力学参数计算了薄膜在 773K的等温晶化动力学曲线。计算结果与实验结果吻合较好。在薄膜的晶化过程中伴随着Ti2

NiTi形状记忆薄膜的显微结构和力学性能(英文)

NiTi形状记忆合金薄膜具有形状记忆效应 ,极有希望用于制造高技术领域微电子机械系统中的微型激发器。NiTi形状记忆合金薄膜在制备和使用过程中需要高品质 (衬 )底材。本文利用高分辨电子显微学和高分辨分析电子显微学详细研究了硅底材NiTi形状记忆合金薄膜的NiTi Si和NiTi Si SiO2 微结构体系 ,包括薄膜精细结构和界面反应。也研究了其显微结构和力学性能的关系。特别给出了NiTi形状记忆合金薄膜产生疲劳过程的微观过程和起因 ,通过高达十万个使用热循环前后样品显微结构变化的比较 ,发现纳米尺度上的TiNi3 新相的形成导致疲劳过程的发生。如何抑制TiNi3 新相形成的研究正在进行之中 。

NiTi合金材料力学性能的测试与分析

采用一种新型的形状记忆合金 ( SMA)性能综合测试系统 ,对 Ni Ti合金丝相变过程中的有关力学性能和电学性能进行测试与分析 ,得到其自由状态下的相变温度 ,约束状态下回复力随温度增加的曲线及其超弹性迟滞回线。为智能结构中 SMA元件的设计提供参考和依据。

低温去合金化脱镍处理镍钛记忆合金的表面特性

采用低温去合金化(Dealloying)处理法对医用NiTi合金进行表面脱镍改性。经SEM、XRD、AES、FTIR、XPS和模拟体液(SBF)仿生沉积等分析研究表明,NiTi合金经低温去合金化处理后,在合金表面选择性地除去了有害元素镍,在距表层约400nm深度内原位制备出完全无镍的具有纳米网架结构的水合氧化钛膜,并在500℃,进行1h热处理,晶化为锐钛矿型二氧化钛。由于经低温去合金化脱镍的NiTi合金表面富含羟基(OH-),在SBF溶液中具有良好的生物活性,从而提高了NiTi合金的生物相容性。

热处理工艺对冷轧薄带NiTi SMA组织状态影响的研究

用DSC、X射线衍射及SEM等研究冷轧薄带NiTiSMA在不同热处理条件下的组织变化特征.结果表明,热处理冷却方式对冷轧态NiTiSMA的组织构成产生重要影响.热处理缓冷有利于Ti3Ni4富镍相的析出,且在600℃加热时,析出最明显,同时合金中发生B2→R→M的两步相变;而热处理快冷时富镍相Ti3Ni4析出不明显,且合金中主要发生B2→M相变.