冷轧Ti-50.8Ni-0.4V形状记忆合金相变和超弹性研究

利用金相显微镜、示差量热分析法和拉伸试验对比研究了冷轧和退火态Ti-50.8Ni-0.4V合金的相变及超弹性。结果表明:退火处理对冷轧合金的相变和超弹性(SE)特性具有显著的影响。具有大量位错塞积的冷轧态合金表现为线性SE,而退火态合金呈非线性SE,350~550℃退火态合金表现为两步相变(A→R→M/M→R→A),形状回复率Rr达到96%,具有优异SE特性。600℃和650℃退火态合金发生完全再结晶,随温度的升高R相逐渐消失,其相变分别为(A→R→M)/(M→A)和(A→M)/(M→A),形状回复率Rr值<29%,其SE特性明显变差。

退火和时效工艺对富镍Ti-Ni形状记忆合金显微组织和相变行为的影响

为了给富镍Ti-Ni形状记忆合金热处理工艺的优化提供依据,以Ti-50.8Ni合金丝为对象,用光学显微镜、透射电子显微镜和示差扫描量热仪研究了退火和时效工艺对富镍Ti-Ni合金显微组织、相变类型、相变温度和相变热滞的影响规律。Ti-50.8Ni合金丝经350~800℃+5~120 min退火处理后,随退火温度和时间增加,合金发生回复、再结晶和晶粒长大过程,再结晶温度在600℃左右,显微组织形态由纤维状向等轴状变化;冷却/加热相变类型由B2→R→B19′/B19′→R→B2型向B2→R→B19′/B19′→B2型向B2→B19′/B19′→B2型转变(B2-母相,CsCl型结构;R-R相,菱方结构;B19′-马氏体相,单斜结构);R相变温度θ_(R)先升后降,极大值35.2℃在400℃退火态合金中取得;马氏体(M)相变温度θ_(M)升高,M相变热滞Δθ_(M)降低,R相变热滞Δθ_(R)约为4℃。该合金经300~500℃+0.5~50 h时效处理后,随时效温度和时间增加,合金中Ti3Ni4析出物形貌由细小颗粒状→针状→粗片状变化;300℃和500℃时效态合金的相变类型分别为B2→R→B19′/B19′→R→B2和B2→R→B19′/B19′→B2,400℃时效态合金的相变类型由B2→R→B19′/B19′→R→B2型向B2→R→B19′/B19′→B2型转变;θ_(R300)、θ_(R400)、θ_(R500)、θ_(M300)和θ_(M500)升高;θ_(M400)先降后升,极小值-121.4℃在400℃+1 h时效态合金中取得;Δθ_(M300)和Δθ_(M400)先升后降,极大值70.5℃和129.4℃分别在300℃+5 h和400℃+1 h时效态合金中取得;Δθ_(M500)降低,Δθ_(R300)和Δθ_(R400)约为4℃。

Zr掺杂对Ti-Ni形状记忆合金相变、拉伸性能和循环超弹性的影响

为了开发超弹性优异的Ti-Ni基形状记忆合金(SMA),以600℃退火态Ti-50.8Ni和Ti-50.8Ni-0.1Zr(摩尔分数)SMA为研究对象,用示差扫描量热仪、XRD、SEM和拉伸试验研究了Zr掺杂对Ti-Ni基SMA相组成、相变行为、拉伸性能和循环超弹性的影响。结果表明:掺杂0.1%Zr不影响Ti-Ni SMA的组成相和相变类型,但降低马氏体相变温度(t_(M)),增加相变热滞(Δt),提高抗拉强度(R_(m)),降低伸长率(A),增强非线性超弹性稳定性。600℃退火态Ti-50.8Ni和Ti-50.8Ni-0.1Zr合金的室温组成相主要为母相B2,冷却/加热时发生B2→B19′/B19′→B2一步可逆马氏体相变;掺杂0.1%Zr后,Ti-Ni SMA的t_(M)降低了34℃,Δt增加了22℃,R_(m)增加了79 MPa,A降低了22%。随应力-应变循环次数增加,Ti-50.8Ni合金由部分非线性超弹性转变为线性超弹性,Ti-50.8Ni-0.1Zr合金则始终保持稳定非线性超弹性,两种合金的超弹性残余应变(ε_(R))和能量耗散(W_(D))均先降低后趋于稳定。随着循环应变速率的增加,Ti-50.8Ni合金的W_(D)和等效阻尼比先降低后趋于稳定;Ti-50.8Ni-0.1Zr合金的W_(D)和等效阻尼比先升高后趋于稳定。随循环应变幅值的增加,Ti-50.8Ni和Ti-50.8Ni-0.1Zr合金的W_(D)和等效阻尼比皆升高。

形变温度对Ti-Ni合金超弹性弹簧形变行为的影响

采用拉伸试验和应力应变循环试验研究了形变温度及应力应变循环对Ti-Ni50.8超弹性弹簧形变行为的影响。结果表明当形变温度在247K以下时Ti-Ni50.8弹簧呈形状记忆性,形变温度在247K以上时呈超弹性特性。623~773K退火态Ti-Ni50.8弹簧室温下可获得良好超弹性。当退火温度超过873K后,超弹性衰减。在应力-应变循环早期,弹簧应变恢复率衰减很快,随循环次数增加,衰减变慢。Ti-Ni50.8弹簧预先应力应变循环训练可增强其变形稳定性。

V和Cr对Ti-Ni超弹性合金相变和形变特性的影响

用示差扫描量热仪和拉伸实验研究了V、Cr和退火温度对Ti-50.8Ni(原子分数,%)超弹性合金相变和形变特性的影响.350—550℃退火态Ti-50.8Ni合金冷却/加热时发生A■R■M两阶段可逆相变(A—母相,R—R相,M—马氏体).随退火温度升高,合金的R和M相变温度θ_R和θ_M先升高后降低,M相变热滞Δθ_M持续降低,R相变热滞Δθ_R基本不变.加入0.5%V后,合金的相变类型和Δθ_R、Δθ_M基本不变,θ_R、θ_M降低;加入0.3%Cr后,相变类型和Δθ_R基本不变,Δθ_M增加,θ_R和θ_M大幅度降低.400℃退火态Ti-50.8Ni合金的超弹性应力和应变分别为473 MPa和6.4%,加入0.3%Cr后,合金的超弹性应力增加到620 MPa,超弹性应变减小到3.5%;加入0.5%V后,超弹性应力和应变分别减小到388MPa和4.9%.当退火温度由400℃升至500℃后,3种合金的超弹性应力均减小.

激冷富钛Ti-Ni合金薄带的组织、相变和形状记忆行为

用熔体快淬法制备了激冷Ti-x Ni(x=45,46,48,49,49.5%,原子分数)形状记忆合金薄带,用SEM、XRD、示差扫描热分析仪和弯曲试验研究了合金薄带的显微组织、相组成、相变行为和形状记忆行为。结果表明:铸态及450℃、500℃退火态激冷富钛Ti-Ni合金薄带的组织形态呈树枝状,亚结构为孪晶,Ni含量和中温退火对合金薄带显微组织影响不大;合金薄带的组成相为马氏体M(B19')+母相A(B2),冷却/加热时发生A→M/M→A一阶段马氏体相变;随Ni含量增加,激冷富钛Ti-Ni合金薄带的马氏体相变温度(T_M)缓慢升高,当Ni含量超过49%后,TM温度急剧下降;Ti-46Ni、Ti-48Ni和Ti-49Ni合金薄带具有较高的相变温度,Ti-45Ni、Ti-46Ni和Ti-48Ni合金薄带具有较小的相变热滞;铸态和中温退火态激冷富钛Ti-Ni合金薄带皆具有优异的形状记忆效应。

超弹Ti-Ni合金的摩擦学特性研究

以淬火45#钢为对比材料,研究了2种不同组成的超弹Ti-Ni合金(Ti-56%Ni和Ti-55.8%Ni)在滑动干摩擦条件下同GCr15钢对摩时的摩擦学特性.结果表明:2种超弹Ti-Ni合金的耐磨性能优于淬火45#钢,其中Ti-56%Ni合金的耐磨性稍优于Ti-55.8%Ni合金;在0.84m/s滑动速度下,超弹Ti-Ni合金的磨损体积损失随载荷增大而增大;当载荷为44.5N时,随着滑动速度增加,磨损体积损失先降低,随后又缓慢上升;超弹Ti-Ni合金与GCr15轴承钢对摩时的摩擦系数比同45#钢对摩时的大,其中Ti-56%Ni的摩擦系数比Ti-55.8%Ni的稍大;摩擦过程中高硬度的GCr15钢材料发生向Ti-Ni合金表面的转移.

Ti-Ni形状记忆合金性能及应用研究进展

综述了近年来Ti-Ni形状记忆合金(SMA)的形状记忆效应、超弹性效应、温度记忆效应、生物相容性、耐磨性、阻尼及电阻特性等的研究进展;论述了Ti-NiSMA在机械工程、生物医学及建筑工程领域和日常生活中的应用,并对今后的研究方向进行了展望。

添加Co对Ti-Ni形状记忆合金组织和性能的影响

以400和600℃退火态Ti-49.8Ni和Ti-49.8Ni-1.0Co合金为对象,用示差扫描热分析仪、光学显微术、X射线衍射仪和拉伸试验研究了添加Co对退火态Ti-Ni形状记忆合金相变、组织和形状记忆行为的影响。结果表明,400℃退火态Ti-49.8Ni和Ti-49.8Ni-1.0Co合金冷却时皆发生A→R→M(A-母相,R-R相,M-马氏体)两阶段相变;加热时Ti-49.8Ni合金发生M→A一阶段相变,Ti-49.8Ni-1.0Co合金发生M→R→A两阶段相变;600℃退火态Ti-49.8Ni和Ti-49.8Ni-1.0Co合金冷却加热时皆发生一阶段AM相变。400℃退火态Ti-49.8Ni和Ti-49.8Ni-1.0Co合金的组织呈纤维状,塑性较差;600℃退火态合金的组织呈等轴状,塑性良好。Ti-49.8Ni合金室温组成相为马氏体,呈形状记忆效应;Ti-49.8Ni-1.0Co合金的室温组成相为母相B2,呈超弹性特性。退火时间对Ti-Ni合金的组织和性能影响不大,合金的相变温度随退火时间延长缓慢升高。形变温度显著影响Ti-Ni合金的超弹性特性,随形变温度升高合金的超弹性应力增加,超弹性滞回面积减小。

添加Cr对Ti-Ni形状记忆合金氧化行为和相变特性的影响

研究了添加Cr对形变退火态Ti-50.8Ni形状记忆合金氧化行为及组织和相变特性的影响。结果表明,添加微量Cr后,Ti-Ni合金的再结晶温度和抗氧化能力有所降低,相变热滞增加,相变温度大幅度降低。随退火温度升高,Ti-50.8Ni合金冷却/加热时的相变类型发生由A→R→M/M→R→A型向A→R→M/M→A型再向A→M/M→A型转变(A-母相,R-R相,M-马氏体),Ti-50.8Ni-0.3Cr的相变类型发生由A→R/R→A型向A→R→M/M→R→A型再向A→R→M/M→A型再向A→M/M→A型转变。随退火温度升高,二合金的R相变温度和M相变热滞降低,M相变温度升高,R相变热滞变化不大,保持在4℃左右。

Ti-Ni-Co(Cr,V)超弹性合金的相变和形变特性

用示差扫描量热仪和拉伸试验对比研究了Ti-50.8Ni、Ti-49.8Ni-1.0Co、Ti-50.8Ni-0.5V和Ti-50.8Ni-0.3Cr(原子分数%)超弹性合金的相变和形变特性。结果表明,冷却加热时,400℃退火态Ti-50.8Ni-0.3Cr合金发生AR(A-母相,R-R相)一阶段可逆相变,其余3合金发生ARM(M-马氏体)两阶段可逆相变。以Co取代Ni,以Cr、V取代Ti后,Ti-Ni合金的R、M相变温度和相变热降低,M相变热滞增加,R相变热滞变化不大。4种合金室温下皆显示超弹性,加入1.0%Co和0.5%V后,合金的超弹性应力分别减小了130MPa和85MPa,超弹性应变分别减小了1.8和2.4;加入0.3%Cr后,合金的超弹性应力增加了147MPa,超弹性应变减小了2.9;Co、Cr、V的加入使合金的应力-应变回线面积减小。

退火工艺对Ti-50.8Ni形状记忆合金相变和低温形变特性的影响

用示差扫描量热仪和拉伸试验研究了退火温度Tan和退火时间tan对Ti-50.8Ni形状记忆合金相变和低温形变特性的影响。Tan=350～800℃时,随Tan升高,合金冷却/加热相变类型发生由A→R→M/M→R→A型向A→R→M/M→A型再向A→R/R→A型转变(A-母相,R-R相,M-马氏体),且R相变温度TR先升高后降低,M相变温度TM升高,M相变热滞ΔTM降低,R相变热滞ΔTR(约4℃)基本不变。随tan延长,400℃退火态合金的相变类型A→R→M/M→R→A保持不变,500℃退火态合金的相变类型发生由A→R→M/M→R→A型向A→R→M/M→A型转变,且TM升高,ΔTM降低,TR和ΔTR不变。600～700℃退火态合金的塑性显著大于350～550℃退火态合金。在12℃变形时,600℃以上温度退火态合金呈现SE特性,600℃以下温度退火态合金呈现SME特性。随tan延长,合金应力-应变曲线上的平台应力降低。要使Ti-50.8NiSMA在较低温度下获得SE,退火温度应在600℃以上。

Ti-Ni基形状记忆合金的特性及应用研究进展

Ti-Ni基形状记忆合金(SMA)具有优异的形状记忆效应、超弹性、髙阻尼性、生物相容性、射线不透性、比强度高、无磁性及耐磨损等性能,得到了广泛应用。综述了Ti-Ni基SMA的特性及其在医疗器械、土木工程、汽车工业、石油工程及日常生活中应用的研究进展,指出了该合金今后的发展方向。

Ti-Ni-V形状记忆合金及其弹簧的相变和形变特性

用X射线衍射仪、示差扫描量热仪和拉伸实验研究了退火温度Tan和形变温度Td对Ti-50.8Ni-0.5V形状记忆合金丝及其弹簧的相变和形变特性的影响。结果表明:400～600℃退火态合金的室温相组成为B2和R相。冷却/加热时,350～400℃退火态合金发生A→R/R→A(A—母相,R—R相)一阶段可逆相变;450～500℃退火态合金发生A→R→M/M→R→A(M—马氏体相)两阶段可逆相变;550℃退火态合金发生A→R→M/M→A型相变;600℃退火态合金发生A→M/M→A一阶段可逆相变。随Tan升高,R相变温度先升高后降低,M相变温度先升高后趋于稳定,M相变热滞快速降低,而R相变热滞则几乎不受退火温度影响。随Td和Tan升高,退火态Ti-50.8Ni-0.5V合金弹簧的应力诱发M临界切应力升高。

生物医用多孔Ti-Ni形状记忆合金的

综述了多孔Ｔｉ－Ｎｉ形状记忆合金的发展历史、制备技术、生物相容性、力学性能及其应用等方面的研究进展一种用于人体硬组织修复和替换的新型生物医用材料一多孔Ｔｉ－Ｎｉ形状记忆合金，由于其多孔结构及独特的形状记忆与伪弹性、优良的生物相容性和力学性能等特点，伴随其制备工艺的改进，已经引起世界各国科学家的极大关注。

Ti-Ni基形状记忆合金的特性和应用研究进展

Ti-Ni基形状记忆合金具有优异的性能,已在机械电子、航空航天、建筑工程、生物医疗及日常生活等领域得到广泛应用。近年来,对该合金特性及应用的研究取得了很大发展。论述了Ti-Ni基形状记忆合金的形状记忆效应、超弹性、高阻尼特性的种类、机制、影响因素及应用的研究进展,指出了该合金的发展方向,提出了该研究领域今后的研究重点和需进一步解决的问题。

Ti-Ni基形状记忆合金的特性及其影响因素研究进展

Ti-Ni基形状记忆合金因具有优异的形状记忆效应、超弹性、高阻尼特性和生物相容性而得到了广泛应用。近年来,对该合金特性及其影响因素的研究取得了很大进展。本文论述了Ti-Ni基形状记忆合金形状记忆效应、超弹性、高阻尼和生物相容性及其影响因素的研究进展,指出了该领域今后的研究重点和需进一步解决的问题。

Ti-Ni形状记忆合金薄膜的研究进展

综述了Ti-Ni形状记忆合金(SMA)薄膜的制备、特性及应用的研究现状。介绍了影响Ti-Ni SMA薄膜性能的相关因素及磁控溅射和熔体快淬两种Ti-Ni基SMA薄膜的制备方法,论述了Ti-Ni基SMA薄膜在微机电系统中的应用。最后,指出了Ti-Ni SMA薄膜存在的问题及今后的研究方向。

稀土元素对富Ni的Ti-Ni形状记忆合金马氏体相变的影响(英文)

在本文中,向Ti-50.7at.%Ni合金分别加入1at.%的稀土元素Ce、Dy、Gd和Y,并利用X射线和示差扫描热分析研究了稀土掺杂对富Ni的Ti-Ni合金马氏体相变行为的影响。结果表明:向富Ni的Ti-Ni合金中添加稀土元素能使合金的马氏体相变温度显著增加,且添加稀土Ce使合金相变温度的增幅最大。此外,Ti-50.2Ni-1Gd和Ti-50.2Ni-1Y合金中发生两步马氏体相变,而添加Ce和Dy的Ti-Ni合金中仍只发生一步马氏体相变。

不同加工态Ti-Ni基形状记忆合金相变、形变特性研究进展

综述了近年来有关化学成分和热处理工艺对Ti-Ni基形状记忆合金(SMA)相变、形变特性影响规律的研究进展,介绍了弹簧、薄膜、多孔、复合及单晶等不同加工态形状记忆材料及其特性的研究现状,指出了该研究领域今后的发展方向。通过加入适当的合金元素并选择合理的热处理工艺,可有效改变Ti-Ni基SMA的相变温度和相变热滞,进而可获得所需的形状记忆效应或超弹性特性。纤维化、薄膜化、多孔化、复合化是Ti-Ni基SMA今后的发展趋势。