Nb-Ti-Ni体系合金的结构及其氢渗透性能

以Ni30Ti31Nb39为成分基点,通过合金成分的规律性调整(5%,原子数分数),研究系列Nb-Ti-Ni体系合金的相结构与氢渗透性能。研究结果表明:制备的Nb-Ti-Ni合金有两相和三相共2种相结构;两相合金由bcc-Nb(Ni,Ti)固溶体和(bcc-Nb(Ni,Ti)+β2-NiTi)共晶相构成;三相合金除上述两相外,还有少量NiTi2相;两相结构合金的氢渗透性能优于三相结构合金性能,合金中Nb含量越多,bcc-Nb(Ni,Ti)固溶体相含量越大,合金的氢扩散系数(D)增大;Ni和Ti含量增大,则降低了固溶体相的比例,不利于合金氢扩散性能提高;Nb-Ti-Ni体系合金的氢扩散系数为10-9数量级,Nb49Ni25Ti26合金的氢扩散系数最大(5.260 5×10-9 m2/s)。

Nb-Ti-Ni合金的显微组织与氢渗透性能

研究了Nb50Ti25Ni25及Nb40Ti30Ni30合金的显微组织及氲渗透性能,并与贵金属Pd、Pd-Ag合金及纯Nb的氢渗透性能进行了比较.两种合金的显微组织均由先析出的bcc-Nb(Ti,Ni)固溶体和bcc-Nb(Ti,Ni)+B2-TiNi共晶组成.随Ni、Ti合金元素含量增加,合金中共晶相的含量增加.氢渗透温度为673K时,两种合金的氢渗透系数分别为1.71×10^(-8)和1.03×10^(-8)mol·m^(-1)·s^(-1)·Pa^(-0.5),接近Pd的氢渗透系数,略低于Pd-Ag合金的氢渗透系数.共晶相的比例增加有利于提高合金的抗氢脆性能,增加先析出相的比例可提高合金的氢渗透系数.适当调整合金元素含量可获得综合性能良好的氢渗透合金.

Nb-Ti-Ni体系氢分离合金膜的抗弯性能研究（英文）

开展了Nb-Ti-Ni体系氢分离合金膜的结构和抗弯性能研究。采用XRD/SEM分析了合金膜的结构和组织特征,利用三点弯曲法测定了合金膜的抗弯强度。实验结果表明,制备的Nb-Ti-Ni合金主要由bcc-Nb(Ni,Ti)固溶体和(bcc-Nb(Ni,Ti)+β2-Ni Ti)共晶相构成,前者是渗氢功能相,后者是结构支撑相。经渗氢实验后,合金试样的抗弯性能均有下降,具有网状结构特征的合金有较好的抗弯性能。经磁场热处理后,合金微结构出现晶粒细化、晶粒沿磁场方向定向排列、固溶体相区分布改变等明显变化,合金膜的抗弯强度有不同程度的改善,其中N7试样经0°和45°磁热处理,N5试样经90°磁热处理,其抗弯性能改善明显,说明通过磁热处理可对合金微结构进行调制,从而提高其抗弯强度。

化学镀Pd膜的结构及其对Nb-Ti-Ni体系氢分离膜的氢渗透催化研究

采用碱性化学镀在Nb-Ti-Ni合金膜片表面和载玻片上沉积了Pd膜,利用X射线衍射(XRD),能谱(EDS)、扫描电子显微镜(SEM),示差扫描量热仪(DSC)等手段对Pd沉积膜的相结构、成分、形貌及热稳定性进行了分析。结果表明,制备的Pd沉积膜为非晶态结构,膜层呈现球状颗粒密排沉积形态,颗粒尺寸在1μm左右,膜中的P含量在3%～4%(质量分数,下同)。膜的热稳定性研究表明,在经675K热处理后,膜层仍保持其初始的颗粒密排沉积特征,随着温度的升高,颗粒尺寸有轻微增大的趋势,出现Pd相和Pd6P相。电化学测试结果表明,制备的非晶态Pd膜可显著提高合金膜片的氢渗透电流密度,相应的氢扩散系数增大,而非晶膜层经热处理后,其氢扩散系数有较明显的降低。

Ni-Ti-Nb基形状记忆合金的耐蚀性能

利用磁悬浮水冷铜坩埚冶炼四元 Ni- Ti- Nb基形状记忆合金 ,对板材试样模拟其典型的应用介质 -人体组织液和人工海水 ,运用 Montaklo mode测定阳极极化曲线 ,并对该体系合金钝化膜进行耐蚀行为评价。结果表明 :Ni-Ti- Nb基形状记忆合金具有良好的耐蚀性 ;合金化元素 Zr提高其耐蚀性 ,Cr降低其耐蚀性 ,而 V对该行为影响不大。

形变对Ti_(44)Ni_(47)Nb_9宽滞后形状记忆合金应力诱发马氏体相变行为的影响

采用差示扫描量热仪(DSC)系统研究了在(Ms+30℃)温度下拉伸形变对Ti44Ni47Nb9形状记忆合金应力诱发马氏体(SIM)相变行为的影响. DSC测量表明, SIM相变为一微观不均匀过程,当形变量达到约14％时, SIM相变过程结束.在形变试样的第一次加热过程中, SIM的逆转变开始温度As和相变潜热均随着形变量的增加先增加后略有降低;而逆转变温度间隔随着形变量的增加略有增加,但和热诱发马氏体相比, SIM的逆转变温度间隔明显变窄.此宽滞后现象为一次性效应.在随后加热循环中的相变潜热、第一次冷却过程中马氏体相变开始温度以及第二次加热过程中逆转变开始温度均随着形变的增加而缓慢降低.

形变退火态Ti-50.8Ni-0.1Nb合金的相变和形状记忆行为

用XRD、光学显微镜、示差扫描量热仪和拉伸实验研究退火温度(t_a)对冷拉Ti-50.8Ni-0.1Nb(摩尔分数,%)合金组织、相变和形状记忆行为的影响。结果表明:350～700℃退火态Ti-50.8Ni-0.1Nb合金由马氏体M(B19′,单斜结构)和母相A(B2,Cs Cl型结构)组成。随t_a升高,合金组织形貌由纤维状变为等轴状,再结晶温度约为580℃;合金冷却/加热相变类型由A→R→M/M→R→A型向A→R→M/M→A型向A→M/M→A型转变(R-R相,菱方结构),R相变温度降低,M相变温度和热滞先升高后降低,R相变热滞为6.7～9.8℃。350～550℃退火态合金的抗拉强度高于600～700℃退火态合金的,伸长率则远低于后者的。400～550℃退火态合金呈形状记忆效应,350℃退火态和600℃及以上温度退火态合金呈超弹性。随应力-应变循环次数增加,合金应力-应变曲线的平台应力下降。400～550℃退火态合金的形状记忆效应和600℃及以上温度退火态合金的超弹性稳定性良好。

Nb-Ni-Ti三元合金渗氢膜的研究进展

Nb-Ni-Ti三元合金具有较低的成本、较高的氢渗透性、良好的抗氢脆性及热稳定性,被认为是新一代在高温氢分离应用中的首选膜材料之一。简要回顾了氢分离渗透膜在近年来的发展历史,总结了目前Nb-Ni-Ti合金系氢分离渗透膜的制备技术;同时结合笔者在本领域的研究,着重分析了该合金系氢分离渗透膜的氢渗透理论及影响因素;最后展望了Nb-Ni-Ti三元合金系氢分离渗透膜的发展趋势。

Ti-Ni-Nb宽滞后记忆合金的研究进展

Ti－Ni－Nb形状记忆合金由于其较宽的相变滞后和优良的形状记忆性能，是一种很有前途的管接头和紧固件用材。本文论述了Ti－Ni－Nb合金滞后加宽的工程意义，介绍了近十年来Ti－Ni－Nb合金显微组织、马氏体相变、力学行为、应变恢复率、低温热容和机械加工特性等方面的研究进展及发展趋势。

低Nb含量Ni-Ti-Nb形状记忆合金的组织及相变特征

系统研究了低Nb含量(原子分数为4.5%)的Ni—Ti—Nb形状记忆合金的微观组织形态和相变特征以及预变形对相变滞后的影响.结果表明,Ni/Ti比的微小变化对合金的微观组织产生重要影响,从而影响合金的相变特征.低Nb含量的Ni—Ti—Nb形状记忆合金仍然具有宽滞后效应.研究了在相同温度下分别处于马氏体和奥氏体状态时低Nb合金的变形行为,并结合热弹性马氏体相变动力学作了相关解释.

Ni－Ti－Nb宽滞后记忆合金的机械加工

用正交试验法研究了Ｎｉ－Ｔｉ－Ｎｂ合金在不同切削速度、进给量和切削深度下的机械加工性能。结果表明：切削速度、进给量、切削深度对切削力和平均切削温度的影响基本上与４５钢相同；切削时宜用Ｋ类硬质合金刀具。

自蔓延高温合成Ti-Ni-Nb形状记忆合金的产物组织

采用自蔓延高温合成 (SHS)技术 ,进行 Ti- Ni- Nb形状记忆合金 (SMA)的燃烧合成试验。研究了粉末粒度、纯度和加热温度对热爆燃烧合成的产物组织的影响。结果表明 :纯度高的粉末 ,粒度细的铌粉和粒度适中的钛粉 ,有利于获得密度高和 (Ti,Nb) 2 Ni等杂相少的产物 ;当温度尚未达到热爆温度时 ,只能发生常规反应烧结 ;当达到热爆温度时 ,热爆的产物内存在着基体相 (Ti,Nb) Ni,杂相 (Ti,Nb) 2 Ni和由 β- Nb(Ti,Ni)与基体 (Ti,Nb) Ni形成的共晶相 ;在较高的热爆温度下 ,共晶相基本消失 。

Ti－Ni－Nb三元系相图700℃等温截面

应用多元扩散偶－电子探针微区成分分析技术，测定了Ｔｉ－Ｎｉ－Ｎｂ三元系相图７００℃等温截面，确定了该三元系相图的７００℃等温截面的１２个单相区、２３个两相区和１０个三相区。１２个单相区是：α－Ｔｉ、β－（Ｔｉ，Ｎｂ）、Ｔｉ_２Ｎｉ、ＴｉＮｉ、ＴｉＮｉ_３、（Ｎｉ）、Ｎｉ_３Ｎｂ、Ｎｉ_６Ｎｂ_７、Ｘ_Ａ、Ｘ_Ｂ、Ｘ_Ｃ和Ｘ_Ｄ，其中Ｘ_Ｂ化合物为首次发现。

Ni-Ti-Nb宽滞后形状记忆合金的形变诱发马氏体相变及其可逆性

用透射电镜、高分辨电镜、不同温度下的拉伸试验以及电阻率-温度曲线测试研究了Ni-Ti-Nb合金形变诱发马氏体相变及其可逆性，分析了形变诱发马氏体的稳定性和可逆性与其变体界面结构之间的关系。结果表明，Ni－Ti－Nb合金在Ms-M温度区间加应力时发生应力诱发马氏体相变，而在M以上温度加应力时，发生应变诱发马氏体相变形变对Ni-Ti-Nb合金的应力诱发纪氏体异面结构有明显影响，随着拉伸变形量的增加，应力诱发马氏作界面结构由平直、清晰、具有良好的共格性，逐步变为界面上出现台阶和畸变层，部分失上共格，直至界面上出现紊乱层，明显失去共格。与之相应，随形变量增加，形变应力诱发马氏体的稳定性提高，可逆性下降在适当的变形条件下。

Ti-Ni-Nb三元系相图800℃等温截面的实验测定

应用多元扩散偶—电子探针微区成分分析技术，研究了Ｔｉ－Ｎｉ－Ｎｂ三元系相图８００℃下的相平衡关系，确定了该三元系相图８００℃等温截面的１２个单相区、２２个两相区和９个三相区。首次给出了Ｔｉ－Ｎｉ－Ｎｂ三元系相图的８００℃等温截面。此外，还确定了４种三元化合物（ＸＡ，ＸＢ，ＸＣ和ＸＤ）的存在，其中ＸＢ为作者首次发现，其化学计量式为Ｔｉ３Ｎｉ９Ｎｂ８。

Ni-Ti-Nb宽滞后形状记忆合金研究进展及其应用

重点评述了Ni-Ti-Nb宽滞后形状记忆合金自问世以来 ,国内外学者对其显微组织及亚结构、应变恢复特性、应力诱发马氏体相变和形变应力诱发马氏体的稳定性等与其形状记忆效应密切相关的研究成果 ,并在此基础上详细介绍了Ni-Ti-Nb宽滞后形状记忆合金在工程上 。

自蔓延高温合成Ti_(44)Ni_(47)Nb_9合金过程中的燃烧界面成分与组织

采用燃烧波淬火法，获得了Ｔｉ４４Ｎｉ４７Ｎｂ９三元系的燃烧波熄灭界面。通过对该界面及界面前后的组织形貌分析和相组成变化的分析，弄清了该三元系合金在自蔓延高温合成中的结构形成机理。首先是，产生以Ｔｉ２Ｎｉ为主的化合物共晶液相，这是燃烧产生和蔓延持续的先决条件。紧接着是各组元Ｎｉ，Ｔｉ，Ｎｂ在共晶中的相继溶解，共晶中的主要相中Ｔｉ２Ｎｉ经过Ｎｉ３Ｔｉ，ＴｉＮｉ转变为ＴｉＮｉ（Ｎｂ）相。合成转化是受Ｎｂ，Ｔｉ元素在共晶液相中的溶解速度控制的。证明Ｖａｄｃｈｅｎｋｏ提出的组元溶解控制反应的机制，也适用于ＴｉＮｉＮｂ三元体系的燃烧合成。

Ti-Ni-Nb形状记忆合金管接头研究(英)

Ti－Ni－Nb三元形状记忆合金较二元合金具有相当宽的相变滞后温度．本文针对Ti44－Ni47－Nb9合金中铌加入量大的特点，采用纯钛、纯镍、纯镍预制中间合金的方法，在磁悬浮水冷坩埚中进行熔炼，成分稳定可靠．经850℃锻造、轧制后，制成内径Φ12管接头．记忆合金管接头的训练在－60℃下进行，总变形量16％，用电阻法测量的相变温度为As=35℃，Ms=-120℃，滞后宽度As－Ms=155℃．还对管接头连接系统的耐水压、拉伸、扭转、疲劳性能进行了测试．

Ti-Ni-Nb宽滞后形状记忆合金的应力诱发马氏体相变行为(英文)

用在(Ms+30℃)温度下的拉伸实验和差示扫描量热仪(DSC)较系统地研究了 Ti44Ni47Nb9 宽滞后形状记忆合金应力诱发马氏体的相变行为。研究结果表明:当形变量达到 14%左右时,应力诱发马氏体相变过程基本完成。应力诱发马氏体的逆相变温度间隔要比热诱发马氏体约小一个数量级。形变对该合金应力诱发马氏体的逆转变开始温度、逆转变温度间隔以及相变潜热均有明显影响,随着拉伸变形量的增加而增加。而在随后的冷却循环中,相变潜热和马氏体相变开始温度均随着形变的增加缓慢降低。

Nb-Ni-Ti系L(βTi,Nb)+TiNi共晶相平衡研究

采用合金平衡组织结构分析法结合热分析,研究了Nb-Ni-Ti系L(βTi,Nb)+TiNi共晶相平衡.结果表明,随着温度的降低,处于液相L、(βTi,Nb)和TiNi相三相平衡时的(βTi,Nb)相中Ni含量(摩尔分数)几乎不变,约为3.5%;而Nb的摩尔分数逐渐降低,从1 050℃时的62.6%,降为1 000℃时的54.1%;但TiNi相的成分变化不大.L+(βTi,Nb)+TiNi三相区也随温度的降低逐渐远离Nb-TiNi连线.并且随着Nb的溶入,Ti2Ni相的熔化温度也得以提高.