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。

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〉.

Ti44Ni47Nb9合金粉末球磨工艺的优化

采用机械合金化的方法制备了Ti44Ni47Nb9形状记忆合金粉末,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分析和能量色散光谱(EDS)等分析了球磨工艺参数对粉末非晶度和颗粒尺寸的影响,得出了最佳的球磨工艺参数。分析了球磨转速、球料比以及球磨时间等参数对机械合金化过程的影响规律。结果表明:合金粉末在球磨60 h时已出现大部分非晶相,100 h时已接近完全非晶化。机械合金化制备的Ti44Ni47Nb9合金粉末尺寸随球磨时间的增加先迅速减小后在60 h左右趋于稳定,在球磨速率不变的条件下,随着球磨时间增长,粉末的平均粒径大幅度减小,且由棱角分明的不规则体逐渐变化为球形体,在球磨初期(10~30 h)存在颗粒团聚的现象,随球磨时间延长(30 h后)该现象逐渐消失。从粉末颗粒尺寸、分布状况、圆滑程度等方面分析考虑:在球磨时间为100 h的条件下,当球磨转速为200 r/min、球料比为10∶1时机械合金化效果最佳。

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.

Ni47Ti44Nb9合金锻棒的织构及其对形状记忆性能的影响

研究了Ni47Ti44Nb9合金锻棒的组织、织构、形状恢复率和可恢复应变，分析了锻造织构的形成机制以及对形状记忆性能的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）观察了微观组织，采用X射线衍射（XRD）和背散射电子衍射（EBSD）分析了织构，采用小管扩径恢复法获得了形状恢复率和可恢复应变。研究结果表明，Ni47Ti44Nb9合金锻棒中的NiTi基体相沿轴向呈纤维状分布，纤维组织之间为β—Nb相，说明Ni47Ti44Nb9合金经过锻造变形后，NiTi相和β-Nb相都产生了较大的塑性变形。Ni477Ti44Nb9合金在锻造过程中主要形成了{111}〈110〉织构，即锻棒的轴向∥〈111〉方向、径向∥〈110〉方向。其形成机理可归结为Ni47Tk44Bb9合金在锻造过程中受到径向压应力的作用，使滑移面不断向垂直压应力轴方向转动，而滑移方向逐渐趋向于流变方向。Ni47Ti44Nb9合金在锻造过程中形成的{111}〈110〉织构使得在不同方向上进行扩径时获得的记忆性能存在差异，且当扩径方向∥〈110〉方向时比扩径方向∥〈111〉方向时获得的形状恢复率高3．52％，可恢复应变高0．62％．

冷坩埚定向凝固Ti44Al6Nb合金的组织演变规律

利用无污染的电磁冷坩埚进行定向凝固,对大尺寸Ti44A16Nb(原子分数,%)定向合金锭进行研究,研究了抽拉速率和加热功率对合金表面质量、固/液界面形态、枝晶形态以及相选择的影响.结果表明,随抽拉速率降低和功率增大,铸锭表面质量提高,它们通过改变熔体过热度和糊状区体积而影响铸锭的表面质量;随抽拉速率增加,凝固界面变凹,且晶粒宽度变大,抽拉速率超过临界值后,柱状晶不能连续生长;随功率增加,晶粒宽度减小;在抽拉速率较低或功率较高时,易发生CET转变;抽拉速率为0.5 mm/min时的初始凝固相为α相,其它抽拉速率下初始凝固相为β相.

凝固速度对Ni47Ti44Nb9铸态合金组织和织构的影响

对比研究了Ni_(47)Ti_(44)Nb_9合金快冷铸锭和慢冷铸锭的宏、微观组织和织构特点,分析了凝固速度对组织和织构的影响机理。采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察了微观组织,采用X射线衍射(XRD)分析了织构。结果表明,铸态Ni_(47)Ti_(44)Nb_9合金具有<113>方向的择优生长取向;凝固速度对Ni_(47)Ti_(44)Nb_9合金铸态组织和织构的形成具有重要影响,快速冷却条件下获得均匀的树枝晶组织,铸锭的横、纵截面均形成{113}<uvw>织构,慢速冷却条件下形成具有特定方向的柱状树枝晶,纵截面织构以{113}<361>、{113}<332>和{113}<141>为主;凝固过程中热量方向性传导造成的树枝晶定向生长是影响合金铸态组织和织构形成的主要原因。

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。

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%。

Ni-Ti-Nb合金的热物理性能的测定

对Ni-Ti-Nb宽滞后形状记忆合金的热膨胀系数、比热容、热扩散率和导热系数的测定和分析结果表明,Ni47Ti44Nb9合金在30℃～300℃之间的平均线膨胀系数为11.43×10-6/℃。从热膨胀系数温度的曲线和比热容温度的曲线可以看出,这两条曲线相似且变化趋势相同。除了在80℃～120℃之间导热系数有波动外,导热系数曲线与热扩散率曲线基本上一致。

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.

热处理对Ni-Ti-Nb合金的力学性能影响

Ni Ti Nb宽滞后形状记忆合金是一种新型实用工程记忆合金。本文研究了热处理工艺,对 Ni Ti Nb合金力学性能的影响。

不同回复加热温度对NiTiNb合金回复应力的影响

对不同回复加热温度条件下Ni47Ti44Nb9合金的回复应力进行测定,分析了其与温度的关系。结果表明,不同的回复加热温度,冷却时产生的回复应力rσm随加热温度的上升而增加。并得出在管接头等应用中,回复加热温度在200℃左右为宜。

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。