冷轧变形量及退火温度对Ni_(47)Ti_(44)Nb_9板材织构和性能的影响

使用X射线衍射技术研究冷轧变形量和退火温度对Ni47Ti44Nb9合金一次冷轧和二次冷轧板织构和性能的影响。结果表明,在冷轧变形量小于35%时,一次冷轧板的织构主要为{111}-110-,与热轧态织构不同,随冷轧变形量的增加,织构取向密度略有提高;二次冷轧板主要织构为{111}-110-,在-110-//RD取向线上从{111}-110-延伸到{110}-110-,二次冷轧使织构取向密度获得较大提高。当二次冷轧板材在高于500℃退火时,其主要织构为{111}-112-再结晶织构,700℃、60 min炉冷样品织构的取向密度明显高于相同制度下水淬样品织构的取向密度。

Ni47Ti44Nb9形状记忆合金冷轧管材的组织、织构和相变

利用OM、DSC和XRD,研究了Ni_(47)Ti_(44)Nb_9合金热锻棒、热挤压管材和不同热处理条件下冷轧管材的组织、织构和相变.结果表明:热锻棒中的B2相呈较宽的纤维状,主要织构接近{112}〈111〉和{123}〈111〉;热挤压管材纤维组织变细且发生碎化,多数晶粒的取向靠近{111}〈UVW〉;冷轧管材的B2相纤维组织发生严重碎化,抑制了冷却过程中马氏体相变的进行,{111}〈110〉和{112}〈110〉成为主要织构.随淬火温度的升高,冷轧管材硬度下降,M_s和A_s点升高,热滞减小.冷轧管材经600℃/90 min退火,{111}〈110〉和{112}〈110〉织构显著增强,经850℃退火,再结晶晶粒明显长大,M_s点显著提高,热滞和硬度下降,晶粒取向偏离{111}〈110〉和{112}〈110〉.

热轧Ni_(47)Ti_(44)Nb_9形状记忆合金板材的织构及其对拉伸和恢复性能的影响

采用XRD、SEM和拉伸试验机对热轧Ni47Ti44Nb9形状记忆合金板材的织构及其对拉伸和恢复性能的影响进行研究,以便为改善该合金的力学和记忆性能提供理论依据。热轧板材的织构主要为{001}<uv0>和{111}<uvw>丝,沿轧向(RD),{001}<uv0>丝织构中强组分向{001}<010>靠近,{111}<uvw>丝织构中的{111}<112>和{111}<165>组分较强;沿横向(TD),强织构组分为{001}<010>和{111}<132>;热轧板材经高于再结晶温度热处理后,沿轧向,应力诱发马氏体相变临界应力最高,与轧向成45°角方向的临界应力最低,且沿横向拉伸断口表面出现很多微裂纹;经850℃热处理后,临界应力随着冷速的加快而降低,且该温度下退火板材的织构对可恢复应变的影响不明显,基本在7.0%～7.4%。

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。

真空感应熔炼用石墨坩埚对Ni_(47)Ti_(44)Nb_9形状记忆合金质量的影响

研究了三种不同种类的石墨坩埚进行真空感应熔炼Ni47Ti44Nb9形状记忆合金。一种是低密度的挤压石墨材料,另外两种是不同孔隙度和纯净度的等静压石墨材料,并且用纯Ni,Ti和Nb原材料进行Ni47Ti44Nb9形状记忆合金熔炼。采用低等级、低密度石墨坩埚进行熔炼,合金铸锭的碳含量会升高;选用高密度、高纯净度的石墨坩埚可以获得较好质量的合金铸锭。

再结晶对Ni_(47)Ti_(44)Nb_9形状记忆合金棒相变和织构的影响

利用光学显微镜(OM),DSC和XRD,研究了直径19 mm Ni47Ti44Nb9热轧棒材再结晶对相变和织构的影响,为该合金棒的实际应用提供理论依据。结果表明:热轧棒从450℃开始发生明显再结晶;从850℃/90 min真空退火棒材的中心到边缘,再结晶晶粒尺寸减小,Ms降低,马氏体转变区间变窄,热滞增大;热轧棒中形成了较强的γ丝织构,600℃/90 min退火后,γ丝织构强度稍有下降,退火温度升到850℃,丝织构明显减弱,等密度线发生漫散,形成了新的织构组分,这有利于改善棒材径向方向的恢复应变。

应变约束相变对Ti_(44)Ni_(47)Nb_9合金恢复应变的影响

研究了10％预应变Ti44Ni47Nb9合金应变约束相变加热温度Th对随后自由相变行为的影响,结果表明:经过约束相变循环的Ti44Ni47Nb9合金,在随后的自由相变过程输出两段恢复应变εr1和εr2,其值分别随约束相变加热温度Th升高而增加和减小,但合金总恢复应变εr(εr=εr1+εr2)却随Th升高而降低.分析表明:恢复应变εr的降低与约束逆相变过程中马氏体相在恢复力作用下拉伸变形导致合金产生了大量塑性变形有关,而两段恢复应变εr1和εr2的形成则与合金约束相变后形成应变量明显不同的M1和M2两部分取向马氏体逆相变相关.

Ni_(47)Ti_(44)Nb_9形状记忆合金冲击过程形变行为分析

利用轻气炮装置在不同加载速率下对Ni_(47)Ti_(44)Nb_9形状记忆合金进行了动态冲击加载试验。采用差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等先进手段对样品的形变行为进行了分析表征。探讨冲击过程合金样品的物相转变机制和微观组织演化规律。结果表明:冲击后样品内部存在大量微观缺陷,NiTi基体相与β-Nb粒子相均发生了明显的形变,但未发生应力引发马氏体相变过程,这可能是由于Ni_(47)Ti_(44)Nb_9合金马氏体相变温度较低以及β-Nb粒子对相变过程的阻碍作用引起的。

热处理对Ti_(44)Ni_(47)Nb_9合金的组织和M_s点的影响

系统研究了热处理对Ti_(44)Ni_(47)Nb_9合金热轧棒材的组织和相变温度的影响.结果表明,Ti_(44)Ni_(47)Nb_9合金在750～950℃保温30 min淬火后,发生了回复和再结晶,合金由TiNi基体相、沿基体相晶界和亚晶界分布的β-Nb相以及少数(Ti,Nb)_4Ni_2O氧化物相组成;退火后在基体相晶界和晶内分布的β-Nb相颗粒明显增多,氧化物相的数量也增加;淬火并时效后,β-Nb主要分布在基体相的晶界处,氧化物含量稍有增加.氧化物的存在和β-Nb相的析出使退火或淬火并时效后样品基体相中的Ni/Ti比值增大.慢冷或淬火后时效降低了合金的M_s点,提高了马氏体相变的稳定性.

热处理对Ni_(47)Ti_(44)Nb_9记忆合金相变温度的影响

研究了热处理对Ni_(47)Ti_(44)Nb_9记忆合金相变温度的影响,利用示差扫描量热分析仪(DSC)和电阻-温度测量仪等实验手段观察和分析了记忆合金不同热处理后的马氏体相变温度变化。Ni_(47)Ti_(44)Nb_9合金马氏体相变温度主要是由成分决定的,然而退火温度和冷却速度也影响Ni_(47)Ti_(44)Nb_9合金的马氏体相变温度,退火温度越高,冷却速度越大,相变温度就越高。

Ni_47Ti_44Nb_9合金中各相的低温热容

采用精密自动绝热量热装置测定了Ｎｉ４７Ｔｉ４４Ｎｂ９和Ｎｂ８０Ｔｉ１４Ｎｉ６合金６０～３５０Ｋ温区的热容，并将热容实测值用最小二乘法进行了曲线拟合。在合金摩尔热容加和原则基础上，计算了Ｎｉ４７Ｔｉ４４Ｎｂ９合金中ＴｉＮｉ基体相的热容。Ｎｉ４７Ｔｉ４４Ｎｂ９合金在２１５～２６０Ｋ范围内发生的相变是ＴｉＮｉ相的热弹性马氏体相变。相变起始温度（Ａｓ）为２２２Ｋ，相变终了温度（Ａｆ）为２５５Ｋ，相变焓ΔＨ＝４１１．９±２．５Ｊｍｏｌ－１，相变熵ΔＳ＝１．７６±０．

热处理对Ni_(47)Ti_(44)Nb_9记忆合金约束态恢复力的影响

研究了热处理对Ni47Ti44Nb9记忆合金温度和应变对恢复应力的影响。利用变温拉伸机和微机热膨胀仪等研究了温度和应变对恢复应力的影响。Ni47Ti44Nb9合金相变应变随着变形温度的降低而明显升高,残余应变随着变形温度的降低而降低,弹性恢复应变随着变形温度的降低而略微升高。Ni47Ti44Nb9合金变形后约束加热至较高温度(150℃)后仍残留有马氏体相;超过As′温度后恢复力迅速增加,到150℃时恢复力已经接近最高值。加热温度对恢复力的大小有明显影响,随温度降低,恢复力下降。热循环对恢复力大小影响不明显。

Ni_(47)Ti_(44)Nb_9宽滞后合金特征相变温度的影响机制

采用真空感应法制备高铌含量Ni47Ti44Nb9形状记忆合金,结合差示扫描量热法、金相显微镜、扫描电镜,探索了热处理制度对马氏体相变温度的影响。结果表明,Ni47Ti44Nb9合金在300℃以前或400℃以后处理,相变温度As、Af、Ms、Mf变化很小,而在300～400℃处理,相变温度As、Af、Ms、Mf呈近似线性上升,即300～400℃是Ni47Ti44Nb9合金相变温度调节工艺敏感温度区间。相变焓的变化与马氏体转变开始温度Ms呈相反趋势,即Ms随热处理温度的升高而递增,相变焓则呈递减趋势。组织分析表明,在300～400℃进行处理,由于发生了动态再结晶,所以马氏体相变及其逆相变温度发生明显变化。因而,300～400℃的特征相变处理温度区间对Ni47Ti44Nb9合金的加工、热处理具有重要的意义。

环境温度对Ni47Ti44Nb9及Ni47Ti44Nb9-3A21偶对腐蚀行为的影响

通过电化学工作站和零电阻电流计测量了10、20、40、60℃下Ni47Ti44Nb9的极化曲线、交流阻抗谱图及Ni47Ti44Nb9-3A21偶对的电偶电流。通过金相显微镜与扫描电镜(SEM)的方法观察表面腐蚀形貌;采用EDS的方法分析了Ni47Ti44Nb9的腐蚀产物。结果表明:随着温度的升高,Ni47Ti44Nb9的自腐蚀电位负移,60℃时为-0.734 V,此时腐蚀电流密度为4.79μA·cm^(-2),Ni47Ti44Nb9记忆合金整体耐蚀性能良好,表面生成氧化膜为TiO_(2)。3A21铝锰合金与Ni47Ti44Nb9记忆合金电位差值最大为1.03 V,偶对中Ni47Ti44Nb9作为阴极受到保护,3A21为阳极腐蚀加剧,不同温度下最高电偶电流密度为12.6μA·cm^(-2),电偶腐蚀敏感等级为C级良好。

热处理对Ni_(47)Ti_(44)Nb_9记忆合金相变温度的影响

利用差式扫描量热仪 (DSC)和扫描电镜研究了不同热处理制度条件下Ni4 7Ti4 4Nb9合金相变温度的变化规律和显微组织。结果表明 ,Ni4 7Ti4 4Nb9合金相变温度随冷却速度加快和分级淬火温度的升高呈显著上升趋势。电镜观察表明 ,随着冷却速度的加快和分级淬火温度的升高 ,合金共晶组织含量减少 ,基体Ni/Ti比例降低 。

预变形温度对Ni_(47)Ti_(44)Nb_9合金Φ8mm管接头恢复性能的影响

采用低温扩径、水浴加热等方法,研究了预变形温度对Ni47Ti44Nb9合金Φ8mm管接头恢复性能的影响。结果表明:在预变形温度为-55℃～-90℃范围内,Φ8mm管接头内径处的相变滞后,径向剩余应变随预变形温度的升高先增大后减小;在预变形温度为-65℃时,内径处相变滞后和径向剩余应变分别得到最大值122℃和1.3%;内径处的弹性应变、径向可恢复应变和恢复率随着预变形温度的升高先减小后增大,其中内径处弹性应变在-65℃时得到最小值1.0%,径向可恢复应变和恢复率在-65℃时分别达到8.6%和86.5%。为获得宽的相变滞后和大的恢复力,Φ8mm管接头的最佳预变形温度为-65℃。

Ni47Ti44Nb9合金丝材织构、记忆恢复应变及其理论计算

利用取向分布函数(ODF)研究了Ni47Ti44Nb9(原子分数)合金丝材的织构。结果表明,织构由锻棒的<111>丝织构转变为丝材的<113>、<112>丝织构。由ODF回算的反极图数据,根据晶格畸变理论法计算了丝轴方向的记忆恢复应变,经实验证实,计算的结果与实测结果趋势一致,随变形量增加,先升后降。

高温环境下Ni47Ti44Nb9形状记忆合金拉伸行为研究

在25～450℃内,沿轧向及横向研究了Ni47Ti44Nb9形状记忆合金的高温拉伸力学性能。结果表明:在室温下,沿轧向拉伸时出现了明显的应力平台,而沿横向拉伸则无此现象,这是由于不同的解孪晶机制造成的。当温度升高至100、300℃时,屈服强度增加,而断裂时的最大应变减小,在此温度下Ni47Ti44Nb9合金变得更加硬而脆。随温度进一步升高到450℃,Ni47Ti44Nb9合金的抗拉强度迅速减小,断裂时的最大应变再次增加,这表明此时合金变软,粘性增强。

氧含量对Ni47Ti44Nb9合金组织和相变行为的影响

研究了氧含量对Ni47Ti44Nb9合金显微组织和相变行为的影响.结果表明,当氧含量超过固溶度后,氧存在于(Ti,Nb)4Ni2O氧化物中.随着氧含量的增加相变温度降低,应力诱发马氏体相变的临界应力提高,相变热滞变宽.氧含量(质量分数)在0.04%-0.07%范围内,Ni47Ti44Nb9合金具有最大的形状记忆应变和延伸率.

Thermodynamic Analysis on Relation Between T_0 and σ_M in a Ti_(44)Ni_(47)Nb_9 Shape Memory Alloy

The effect of heat treatment on martensitic transformation behavior has been investigated in Ti44Ni47Nb9 alloy. The relation between transformation temperatures and critical stress of stress induced martensitic transformation is interpreted in terms of thermodynamic theory. It is shown that the decrease in transformation temperature in specimens of slow cooling rate or low temperature aging after solution heat treatment results from the changes of Ni/Ti ratio in the matrix. The increase of critical stress of stress induced martensitic transformation is a consequence of the decrease of transformation temperatures.