Ti-50Ni激冷合金薄带的组织、相变和形状记忆行为

用熔体激冷法制备了Ti-50Ni合金薄带,用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、示差扫描量热仪和弯曲试验研究了Ti-50Ni激冷合金薄带的显微组织、相组成、相变和形状记忆行为。结果表明,铸态和退火态Ti-50Ni激冷合金薄带都具有良好的形状记忆效应,其显微组织呈树枝状,由马氏体和母相组成,冷却时都发生A→R→M二阶段相变,加热时铸态和400~500℃退火态激冷合金薄带发生M→R→A二阶段相变,550~600℃退火态则发生M→A一阶段相变。随退火温度升高,马氏体逆相变温度T_A、R正相变温度T_R、R逆相变温度T_(Rr)和马氏体相变热滞△T_M升高,马氏体正相变温度T_M和R相变热滞△T_R降低。

退火态Ti-50Ni和Ti-45Ni-5Cu形状记忆合金丝相变行为对比

用X射线衍射仪和示差扫描热分析仪对比研究了350~700℃退火态Ti-45Ni-5Cu和Ti-50Ni形状记忆合金丝的相变行为。结果表明,退火态Ti-45Ni-5Cu和Ti-50Ni合金丝室温组成相皆为单斜结构的马氏体B19′;随退火温度升高,Ti-50Ni形状记忆合金丝的冷却/加热相变类型由B2→R→B19′/B19′→B2型向B2→B19′/B19′→B2型转变(B2,CsCl型结构;R,凌方结构;B19′,单斜结构),马氏体逆相变温度在72~80℃之间变化,相变热滞在41~33℃之间变化;Ti-45Ni-5Cu形状记忆合金丝的冷却/加热相变类型始终保持B2→B19′/B19′→B2型,马氏体逆相变温度在46~65℃之间变化,相变热滞在22~24℃之间波动。与Ti-50Ni形状记忆合金丝相比,Ti-45Ni-5Cu形状记忆合金丝的相变类型稳定,相变温度低,相变热滞窄。拥有较窄相变热滞的Ti-45Ni-5Cu形状记忆合金可用于制作温敏动作器。

退火态Ti-50Ni和Ti-45Ni-5Cu形状记忆合金丝显微组织和拉伸性能对比

用X射线衍射仪、光学显微镜和拉伸试验等研究了退火温度(Ta)对Ti-50Ni和Ti-45Ni-5Cu形状记忆合金丝相组成、显微组织和拉伸性能的影响。结果表明,退火态Ti-50Ni和Ti-45Ni-5Cu合金丝室温组成相均为单斜结构的马氏体B19′和CsCl型结构的母相B2。350~550℃退火态Ti-50Ni和Ti-45Ni-5Cu合金丝皆处于回复阶段,组织呈现纤维状,600~700℃退火态合金丝处于晶粒长大阶段,组织呈等轴状;两种合金的再结晶温度均在550~600℃之间。Ti-50Ni和Ti-45Ni-5Cu合金丝的抗拉强度(Rm)和马氏体再取向平台长度(LM)相近,Ti-50Ni合金丝的马氏体再取向应力(σM)和伸长率(A)大于Ti-45Ni-5Cu合金丝。随Ta升高,两种合金丝的Rm和LM下降,A升高,σM先下降后上升,Ti-50Ni合金丝σM的最小值102.8 MPa在450~500℃退火态合金丝中取得,Ti-45Ni-5Cu合金丝σM的最小值63.3 MPa在400℃退火态合金丝中取得。

Ti-50Ni钎焊TZM与ZrC_p-W接头界面组织及性能

采用Ti-50Ni(at%)钎料实现了TZM合金与ZrC_p-W复合材料的真空钎焊连接,通过SEM、EDS、XRD等方法分析了接头界面的微观组织结构,研究了钎焊温度对TZM/Ti-50Ni/ZrC_p-W接头界面组织及性能的影响。结果表明:钎焊接头的典型界面结构为TZM/Ti-Mo+TiNi_3+Mo-Ti-W/Ti Ni+TiNi_3+W(s,s)+(Ti,Zr)C/ZrC_p-W。随着钎焊温度的升高,Ti-Mo固溶体层宽度逐渐增大,线状条纹增多、增宽,组织逐渐粗大,晶界变圆滑;接头的抗剪强度随钎焊温度升高先升高后降低,当钎焊温度为1340℃,保温10 min时,接头获得最大抗剪强度为146 MPa。

Ti-50.1Ni形状记忆合金相变与形变行为

用热重分析仪、X射线衍射仪和拉伸试验研究了退火温度、变形温度对Ti-50.1Ni形状记忆(SME)合金丝的相变、形变的影响。Ti-50.1Ni合金加热氧化过程中温度超过600℃后氧化加剧,故退火温度不宜超过600℃。该合金奥氏体相变开始温度(As)高于室温,室温相为马氏体,呈SME特性。350～600℃退火态Ti-50.1Ni合金在室温下均呈SME。

热处理对激冷Ti-50Ni合金薄带相变和形状记忆行为的影响

用甩带法制备了Ti-50Ni形状记忆合金薄带,用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、示差扫描量热仪和弯曲试验研究了Ti-50Ni合金薄带的相组成、显微组织、相变行为和形状记忆效应。结果表明,铸态和400~600℃退火态Ti-50Ni合金薄带的显微组织形态呈树枝状,由马氏体相B19＇和母相B2组成,加热/冷却过程中发生A→R→M/M→R→A（A-母相,R-R相,M-马氏体）二阶可逆相变。随退火温度升高,Ti-50Ni合金薄带的相组成和显微组织形态变化不大;马氏体逆相变温度TA、R正相变温度TR、R逆相变温度T（Rr）和马氏体相变热滞ΔTM升高,马氏体正相变温度TM下降,R相变热滞ΔTR缓慢降低;M逆相变峰向高温移动,逐渐与R逆相变峰合并。铸态和退火态Ti-50Ni合金薄带皆具有良好的形状记忆效应。

Ti-Cu-Ni-Nb-Al-Zr-Hf非晶钎料合金真空钎焊Ti_(50)Al_(50)接头的界面组织与剪切强度

在钎焊温度1140~1220℃、钎焊时间30 min的工艺参数下,采用Ti-9.5Cu-8Ni-8Nb-7Al-2.5Zr-1.8Hf(质量分数,%)非晶钎料成功实现了Ti_(50)Al_(50)(at%)合金的真空钎焊连接,并研究了钎焊温度对钎焊接头的显微组织、剪切强度的影响规律。结果表明,在任何钎焊温度下获得的Ti_(50)Al_(50)钎焊接头均有3个界面反应层且每个反应层都含有α_(2)-Ti_(3)Al和Ti_(2)Cu(Ni)2个物相。随着钎焊温度的增加,α_(2)-Ti_(3)Al和Ti_(2)Cu(Ni)在钎焊接头中的尺寸与分布发生了明显的变化,尤其是等温凝固层Ⅱ中的Ti_(2)Cu(Ni)相。1200℃下稳定存在的连续α_(2)-Ti_(3)Al层Ⅰ对母材和钎料原子的相互扩散具有阻隔壁垒作用,温度一旦超过1200℃,α_(2)-Ti_(3)Al相变得不稳定使得连续α_(2)-Ti_(3)Al层被打破从而失去阻隔壁垒效应。在钎缝中析出且弥散分布的α_(2)-Ti_(3)Al对焊缝中物相的形成可以起到抑制形核和细化晶粒的作用。随着钎焊温度升高,Ti_(50)Al_(50)钎焊接头平均抗剪切强度先增加后减小,在钎焊温度1180℃、钎焊时间30 min时钎焊接头的抗剪切强度最大,达184 MPa。剪切断口表面呈典型解理断裂特征且α_(2)-Ti_(3)Al占绝大多数。