真空固溶及时效处理后NiTi合金的两步逆相变

利用真空炉对NiTi形状记忆合金进行了固溶处理，并对固溶处理及时效后合金的相变行为及力学性能进行了研究。结果表明，时效处理及预应变后合金丝的DSC曲线上均有两个逆马氏体相变峰，并随着预应变的增加，两个逆马氏体相变温度均升高。预应变后的合金丝在自由加热过程中能够输出两段回复应变，分别对应于两步逆马氏体相变。     

超弹性NiTi合金率相关相变图案演化模拟

基于超弹性NiTi合金薄板在不同温度下的拉伸实验结果,采用三段线性弹塑性本构模型,通过热物理常数等效法考虑相变潜热对温升的影响,利用有限元软件ABAQUS对相变图案演化进行模拟,揭示相变图案演化的率相关性机理。模拟结果表明:超弹性NiTi合金在拉伸过程中发生应力诱发马氏体相变,宏观表现为局部相变带的萌生、扩展与合并;由于相变潜热的释放,相变带的萌生伴随着局部温升,温升的峰值与加载应变率密切相关;局部相变带与加载方向成一定夹角,角度为50°~65°;随着加载速率增加,试样从等温向绝热状态转变,相变应力与局部温升随之增加,相变更容易在低温区域萌生,导致相变带数量不断增加;模拟的超弹性NiTi合金在不同应变率下的相变图案及温度场演化与实验结果吻合较好,为阐明该合金的相变局部化演变过程提供了参考。     

NiTi形状记忆合金丝在Al基复合材料中的约束态马氏体逆相变特征

利用DSC,XRD,SEM等实验手段研究了NiTi记忆合金丝在铝基体约束状态下的马氏体逆相变特征。研究结果表明,预应变NiTi记忆合金丝在加热过程中发生两种马氏体逆相变：热致马氏体逆转变(MT→P)与应力诱发马氏体逆转变(Md→P),其中热致马氏体逆相变温度与未预应变样品基本相同,且不受预应变影响;而应力诱发马氏体向母相转变温度随预应变增加而升高;随预应变增加,热致马氏体与应力诱发马氏体的逆转变量减少。文中引入马氏体变形度概念,并对马氏体在逆转变过程中的变形度变化进行了讨论。     

NiTi形状记忆合金丝在Al基复合材料的约束态马氏逆相变特征

利用DSC,XRD,SEM等实验手段研究了NiTi记忆合金丝在铝合金丝在铝基体约束状上的马氏体逆相变特征,研究结果表明,预应变NiTi记忆合金丝在加热过程中发生两种马氏体逆相变,热致马氏体转变（M^T→P) 应力诱发马氏体逆转变（M^d→P）,其中热致马氏体相变温度与未预应变样品基本相同,且不受参应变影响,而应力诱发马氏体向母相转变温度随预应变增加而升高,随预应变增加,热致马体与应力诱发马氏体的转变时减少,文中引入马氏体变形度概念,并对马氏体在逆转变过程中的变形度变化进行了讨论。     

不同方式预应变TiNi合金丝的马氏体逆相变温度

对恒应力约束下降温预应变和室温拉伸预应变TiNi形状记忆合金丝的马氏体逆相变行为进行研究.结果表明,随着预应变的增加,二者的马氏体逆相变温度都上升,应变回复率都下降;但是在相同预应变下,前者的马氏体逆相变温度低于后者,后者的应变回复率却高于前者.     

热循环对预应变NiTi记忆合金丝/铝基复合材料马氏体逆相变的影响

采用热压法将0.26mm的NiTi合金丝复合于铝中,利用SEM,DSC,热膨胀仪等实验手段研究了热循环对预应变为4%的NiTi合金丝/铝基复合材料马氏体逆相变的影响。结果表明,在第一次加热过程中,马氏体逆转变开始温度明显升高;第二次加热过程中逆转变开始温度比未预应变样品略有降低;随热循环次数增加,逆相变开始温度降低;当循环次数超过30次后,逆转变温度几乎保持不变。并对热循环过程中的马氏相变过程进行了分析讨论。     

Cu-Zn 合金马氏体相变热力学

假定 Cu-Zn 合金马氏体相变中新、旧原子存在 Bain 机制所示的对应关系,则沿用已知的热力学数据,以 BWG 模型处理 Cu-Zn 合金的有序问题,推导出相变驱动力ΔG~(β′→α′)的普遍表达式。以该式计算了Cu-Zn 合金马氏体相变的平衡温度 T(?)及马氏体相变点 M_s,其中 M_s 与实验结果很好吻合。计算证明,母相有序化是 Cu-Zn 合金发生热弹性马氏体相变的必要条件,有序度对 M_s 有显著的影响。     

预变形和热循环对Ni50Ti45Ta5形状记忆合金相变行为的影响

利用示差扫描量热仪研究了预变形和热循环对Ni54Ti45Ta5形状记忆合金相变行为的影响。研究结果表明：预变形后合金的马氏体发生了稳定化现象。形变后第一次热循环．逆相变温度增加。正相变温度降低；而第二次相变循环。马氏体的稳定化现象消失。热循环使相变温度降低。减少了相变热。     

Ni55.30Fe17.60Ga27.10磁致形状记忆合金马氏体相变

研究了热处理对Ni55.30Fe17.60Ga27.10磁致形状记忆合金组织和马氏体相变的影响.电弧态合金组织中马氏体板条模糊.在氩气保护,800℃保温4h缓慢冷却条件下热处理后,马氏体板条规整平直.DSC结果表明Ni55.30Fe17.60Ga27.10合金在加热/冷却时发生热弹性马氏体相变.热处理后Ms=43.24℃,Mf=36.72℃,As=46.84℃,Af=51.83℃.相比电弧态,热处理后合金Ms和Mf提高,As和Af降低,相变滞后减小.XRD结果证明热致马氏体为14M马氏体.     

振动时效对NiTi记忆合金回复特性与相变行为的影响

研究了振动时效对约束态下NiTi形状记忆合金的力学性能与相变行为的影响,用自制的拉伸机测试了振动与未振动NiTi合金在自由加热过程中的回复应变,用万能拉伸实验机测试了NiTi合金的力学性能,用DSC测试了NiTi合金的相变行为.结果表明,随着振动幅度的增加,NiTi合金丝在自由加热过程中输出的两段回复应变减小;随着振动时间的延长,NiTi合金输出的回复力减小,最多约80MPa.DSC结果表明约束态振动后再变行马氏体逆相变温度升高,相变潜热减小,而继承变形马氏体和热诱发马氏体相变潜热增加.所有结果均直接或间接表明,振动时效降低了NiTi形状记忆合金产生的回复力.这可能是由于振动在NiTi合金中产生了微观塑性变形,降低了回复力.     

时效对TiNi合金激光焊缝金属逆相变温度的影响

为探索焊缝金属逆相变温度随时效处理工艺的变化规律,利用OM、SEM、DSC对母材和经过时效处理的激光焊缝金属的组织形貌、析出相分布及逆相变温度进行了研究.结果表明,焊缝金属逆相变开始温度As和结束温度Af对焊接工艺参数不敏感,但时效处理能够明显提高焊缝金属的逆相变温度,其中As升高的更快,且焊缝金属As、Af与时效时间呈近线性关系.时效处理能明显提高焊缝金属的As、Af,其机理是时效促进了沉淀相析出,沉淀相对基体相的钉扎作用增加了低温马氏体的稳定性;另外,富Ni沉淀相的析出导致基体相Ni含量降低,也促进了As、Af升高.     

预应变对铝基体中复合的TiNi合金丝马氏体逆相变的影响

采用示差扫描热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微分析(SEM)等方法,研究了预应变对铝基体中复合的TiNi形状记忆合金丝的马氏体逆相变的影响.结果表明,预应变的TiNi丝发生两种逆相变,一种是热致马氏体(TIM)的逆相变,另一种是应力诱发马氏体(SIM)的逆相变.预应变样品的TIM逆相变的起始温度与未预应变样品的基本相同.SIM逆相变的起始温度随预应变的增大而升高.TIM和SIM逆相变的分数随预应变的增大而减少.     

膨胀法分析Fe-1 7 Mn-1 0 Cr-5 Si-4 Ni形状记忆合金的恢复特性

利用Formaster FTM-4型膨胀仪对Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni合金的形状恢复特性进行了分析,测得了恢复应变随加热温度变化的连续曲线。结果表明,合金在加热恢复前后,其热线性膨胀系数基本不变;合金发生ε→γ马氏体逆相变的起始温度As和预变形量无关,而终止温度Af随预变形量的增加而升高;试样在恢复过程中,前期和后期恢复较慢,中期恢复较快;合金的形状恢复率随预变形量的增大而降低;但最大可恢复应变出现在预变形量为5％左右。     

Cu-Zn-Al 形状记忆合金热弹性马氏体相变临界驱动力的估算

发展了新的估算 Cu-Zn-Al 合金热弹性马氏体相变临界驱动力方法。由测量合金的杨氏模量及估算马氏体内的储存能量(层错能),所得的临界驱动力数值与量热法测得热效应后换算的近似值非常接近。     

TiNi形状记忆合金在定应变约束下的马氏体相变

通过DSC及回复应变的测量,研究了定应变约束态加热-冷却过程对预应变TiNi形状记忆合金相变行为的影响。结果表明,在约束态相变中,逆相变温度区间拓宽;取向马氏体除向母相转变外,应变还要进一步增大;在正相变过程中,从母相生成的马氏体也具有变形结构。约束态不完全相变后,样品中存在两种马氏体;再变形马氏体和继承变形马氏体,在随后的无约束逆相变过程中,前者的相变温度高于后者,并且输出两段回复应变。     

非热弹性马氏体相变的细观本构模型

为了更清楚地认识铁基合金经受非热弹性马氏体相变的本征特性,在细观尺度对非热弹性马氏体相变进行了研究.基于马氏体相变晶体学和内变量本构理论建立了非热弹性马氏体相变的细观本构模型.该模型采用微区相变应变、奥氏体及马氏体的塑性应变表征宏观的非弹性响应,把奥氏体和马氏体变体的等效塑性应变率和体积分数变化率作为内变量描述微观结构变化.模型采用J2流动理论描述微区塑性流动,与采用晶体塑性的描述方法相比模型更简单,且更适用于工程计算.单晶奥氏体单变体简单剪切的模拟结果表明:随着应变的增加,先发生奥氏体塑性变形,进而发生相变,马氏体体积分数与应变呈线性关系;温度较低时易发生马氏体相变并使得材料的强度提高.     

高温形状记忆合金Ni54Mn25Ga21相变及其形状记忆效应的研究

主要研究了马氏体相变温度Ms高于居里温度Tc的Ni54Mn25Ga21合金的相变及其单晶的形状记忆效应.采用真空电弧炉熔炼,然后用磁悬浮区熔晶体生长炉进行Ni54Mn25Ga21合金的单晶生长,成功制备了Ni54Mn25Ga21单晶.对多晶粉末样品进行了原位X射线衍射变温分析,结果表明Ni54Mn25Ga21合金具有可恢复的热弹性马氏体相变性能.对Ni54Mn25Ga21单晶进行的形状记忆效应实验结果表明,当总预应变不超过6%时,压缩变形后残留的应变可在随后的加热过程中完全回复.     

热弹性马氏体相变热力学

阐明了热弹性马氏体相变的热力学性质、相变临界温度的特点及相变驱动力与温度和应力的函数关系。讨论了有序度和应变能对相变温度影响的热力学处理。简介 Landau-Devonshire-Grinzberg 理论及其对马氏体相变的应用。以 Landau 表达式解释热弹性马氏体相变的弹性、伪弹性和铁弹性。评述母相有序化影响M(?)的 Landau 处理,提出了母相及马氏体内有序化时近邻原子的交互作用及相对大小影响 M(?)的模型。引述以 Landau 式求应力场下的热滞。     

THERMODYNAMICS OF THE THERMAL ELASTIC MARTENSITIC TRANSFORMATIONS

阐明了热弹性马氏体相变的热力学性质、相变临界温度的特点及相变驱动力与温度和应力的函数关系。讨论了有序度和应变能对相变温度影响的热力学处理。简介Landau-Devonshire-Grinzberg 理论及其对马氏体相变的应用。以Landau 表达式解释热弹性马氏体相变的弹性、伪弹性和铁弹性。评述母相有序化影响M(?)的Landau 处理,提出了母相及马氏体内有序化时近邻原子的交互作用及相对大小影响M(?)的模型。引述以Landau 式求应力场下的热滞。     

FeMnAlNi系超弹性合金的研究进展

FeMnAlNi系合金因极大的超弹性温度范围(-196～240℃)与马氏体相变临界应力极低的温度依赖性(Clausius-Clapeyron斜率压缩时小于0.2 MPa/℃,拉伸时小于0.5 MPa/℃),在航空航天、空间探索、减振抗震等方面展现出了良好的应用前景,成为近年来超弹性合金研究的热点。FeMnAlNi系合金的超弹性受到多种因素的影响,提高其超弹性的关键在于控制析出相合理的析出状态提高相变的热弹性,增大晶粒尺寸提高相变的协调性,选择合适的晶粒取向激活更多的马氏体变体。首先介绍了马氏体相变与超弹性的关系,然后从FeMnAlNi系合金特殊的马氏体相变出发,对影响其超弹性的主要因素,包括组织因素(析出相、晶粒尺寸、晶粒取向)以及环境因素(磁场、温度)目前的研究进展作出了归纳与总结,最后对Fe-MnAlNi系超弹性合金未来的研究发展方向进行了展望。