多孔Ni-Ti合金低频内耗行为的实验研究

利用LMR-1型低频力学驰豫谱测量系统,以强迫振动方式在0℃～200℃温度范围内对多孔Ni-Ti形状记忆合金进行了内耗性能测试研究.结果表明:马氏体正逆相变温度内耗表现上有峰值出现,认为是相变过程中运动或静止的界面在外加交变应力作用下驰豫造成的,为设计多孔Ni-Ti合金在耗能减振方面的应用提供依据.     

马氏体相变温度对NiTi形状记忆合金抗磨损性能的影响

为了弄清楚N iTi形状记忆合金相与磨损性能之间的关系以及合金的磨损特征,研究了6种N iTi合金在相同条件下马氏体相变温度对磨损量的影响。结果表明:合金在没有发生永久性损坏带来的磨损的情况下,热弹性马氏体的转变,马氏体片的重新取向、合并及阻尼效应都能提高合金适应大变形量的能力,所以在粘着磨损过程中,弹性变形就会累积;对于6种合金来说,抗磨损性能主要取决于Ms转变温度,N i原子的析出和合金的硬度对合金的抗磨损性能也有显著影响。     

Ni-Ti形状记忆合金

Ni—Ti 形状记忆合金的相变温度随合金成分及热处理的改变而异。Ni—Ti 合金中存在R 相变、马氏体相变、无公度相变以及有序化时的沉淀过程。R 相对形状记忆作出贡献。简略讨论了应变量及热循环对形状回复的影响。     

轧制态Ti51Pd30Ni19合金在加热过程中的在位观察

研究了轧制态Ti51Pd30Ni19合金在升温过程中XRD谱及显微组织的变化情况。在低温马氏体状态，XRD谱在40度附近存在两个重叠的峰，随着温度的升高，这两个峰随之消长，对应于合金的相变过程，在升温过程中，马氏体的显微组织发生了重大变化，马氏体的亚结构在相变前变得清晰，在高温下，合金发生了氧化。     

不同温度淬火后Co_(39)Ni_(34)Al_(27)形状记忆合金的组织与性能

采用金相分析、差示扫描量热分析、循环拉伸及阻尼试验等研究了不同温度(1200~1350℃)淬火后Co_(39)Ni_(34)Al_(27)形状记忆合金的显微组织、马氏体相变、超弹性及阻尼性能。结果表明:随着淬火温度的升高,该合金晶粒发生粗化,γ相含量减少,β相逐渐转变为马氏体相;马氏体相变温度与淬火温度几乎成线性正比关系;1 250℃淬火后的合金具有明显的超弹性性能;1 250,1 320℃淬火后的合金在马氏体相变过程中出现阻尼峰值,分别为0.042和0.035,1 320℃淬火后合金的阻尼性能略低于1 250℃淬火后的。     

热循环对Cu-Zn-Al合金记忆效应的影响

利用相变参数测量、变温金相观察、Ｘ－射线衍射等方法研究了热循环对Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ合金马氏体相变和双向记忆效应的影响。热循环使合金相变点升高，可逆马氏体量减少，记忆性能衰减，滞后环宽度变窄。在组织结构上，伴随着热循环，合金有序度降低，并出现高度稳定的残留马氏体。使晶粒粗化，提高合金Ａｌ质量分数，适当提高约束加热训练温度均可改善合金抗热循环性能。     

不同磨损介质下铜锌铝形状记忆合金滚动磨损性能与磨损机制研究

研究了3种成分铜锌铝形状记忆合金在不同磨损介质下的滚动磨损性能，用扫描电镜对磨损表面进行了观察，分析了不同介质下合金失重机制。结果表明：油润滑条件下，不同相变温度的合金耐磨性有差异，马氏体相合金比β相合金耐磨，其失重机制主要为磨粒磨损；在酸、碱条件下，合金的相变温度对舍金的耐磨性几乎没有影响，原因在于酸、碱破坏了合金磨损表面的组织，使其不能发挥形状记忆合金所具有的应力诱发马氏体相变和马氏体的择优取向的特性，其磨损失重机制主要为粘着磨损和腐蚀磨损。     

淬火温度对铜铝镍形状记忆合金组织、性能以及相变点的影响

在铜铝镍合金的基础上,通过添加锰和硼元素制备了新型五元铜铝镍形状记忆合金,并对其在不同温度下进行淬火处理,研究了淬火温度对组织、相结构、硬度、电阻率以及相变温度的影响。结果表明:不同温度淬火后合金的组织均为M18R结构的马氏体;随着淬火温度的升高,马氏体板条变得更宽、更平直,合金的硬度变化不大,合金的电阻率先下降后升高,并在700℃达到最低值,合金的相变温度先下降后升高,并且800℃淬火后达到最高。     

NiTiNb记忆合金热力学性能的试验及其唯象本构模型

现有形状记忆合金(Shape memory alloy, SMA)管接头数值分析中没有考虑塑性变形及其影响,基于不可逆热力学框架,考虑塑性变形对逆向马氏体相变的影响,构建相变和塑性耦合的NiTiNb SMA唯象学本构模型,基于有限元软件ABAQUS二次开发功能,编译用户自定义子程序,对SMA热机耦合作用过程进行数值模拟,并与NiTiNb合金低温下的拉伸和约束升温性能试验研究结果对比。结果表明,数值分析结果能够很好地描述试验所得的应力应变曲线和升温过程的应力温度曲线特征,能够描述材料预变形提高逆向马氏体相变温度的规律,得到低温变形及升温恢复过程中材料内部Mises应力、等效相变应变和等效塑性应变的演化规律。结果表明数值仿真与试验取得了较好的一致性,为进一步的SMA管接头装配性能模拟及设计优化奠定基础。     

应力约束条件下Ti_(49.8)Ni_(50.2)合金的逆相变行为

对经8.25%预应变后的Ti49.8Ni50.2合金在不同恒应力(10,60,110,160,210,260和310MPa)约束下的逆相变行为进行了研究.结果表明:约束应力使得储存在马氏体中的弹性能释放,导致逆相变温度(A′s,A′f)升高;应力约束条件下马氏体在逆相变过程中,由于发生了塑性变形,引起了回复应变的减少;相变温度的升高和回复应变的减少均与约束应力成线性关系;还推导出了变应力约束条件下逆相变产生的回复应力和马氏体转变量的计算公式.     

碳、镍元素对铁-锰合金的阻尼性能与相变行为的影响

应用倒扭摆内耗议、热机械分析仪和光学显微镜研究了碳和镍对铁-锰基减振合金γ→ε转变行为和阻尼性能影响。结果表明：碳增加γ→ε相变的阻力,降低合金的M3温度,减少合金中ε马氏体的数量;碳的钉扎作用能够使合金中γ／ε相界面的滑移性能变差,从而恶化了合金的阻尼性能。镍降低了合金的相变温度,但不会对合金阻尼性能产生不利影响。     

油淬Ni_(64)Al_(36)合金的逆马氏体相变

用内耗试验、差示扫描量热和X射线衍射分析等方法对油淬和炉冷的Ni64Al36(原子分数)合金从室温到400℃的逆马氏体相变过程进行了研究。结果表明:在加热过程中油淬Ni64Al36合金在220℃出现一个内耗峰,冷却时内耗峰的温度移到160℃,而炉冷Ni64Al36合金无内耗峰出现;油淬Ni64Al36合金的内耗峰峰位不随振动频率而变化,但峰高随频率的减小和升温速率的提高而增大;油淬Ni64Al36合金在冷却和加热时出现的两个内耗峰分别是由γ→L10马氏体转变及其逆马氏体转变引起的;在室温到400℃有限次数热循环范围内,热循环次数对油淬Ni64Al36合金正、逆马氏体转变的影响很小。     

形状记忆合金管接头热机耦合行为的有限元数值模拟

为了克服形状记忆合金(Shape memory alloy, SMA)管接系统在装配过程中的数值模拟不够精细,SMA管接头紧固力影响因素研究不够详尽的缺点,基于热力学Gibbs自由能,推导SMA在相变过程中应力张量增量与马氏体体积分数增量之间的关系,基于非线性有限元分析软件ABAQUS二次开发功能,同时考虑材料弹性模量的变化以及马氏体相变的温度效应,编写ABAQUS用户材料子程序,对连接系统的装配过程进行数值模拟,有效描述整个管接系统在热力耦合作用下的相变和力学行为。数值结果表明,被连接管壁的应力最大值出现在内壁靠近管接头端口位置;管接头端口附近接触应力梯度很大,沿轴向从零迅速增加到最大值,然后逐渐回落到一个较高的稳定接触应力值;管接头管壁内的应力和马氏体相变沿管壁由内向外呈梯度分布;整体接触压应力水平表现出与管接头壁厚成正相关,与管接头内径成负相关,与扩径内压无关特性。更准确模拟了SMA管接系统在装配过程中的相变和力学行为,详尽分析了管接头产生紧固力的影响因素,为SMA管接头的设计提供理论基础和指导。     

退火温度对Ti_(50)Ni_(45)Cu_5合金相变温度和摩擦磨损性能的影响

采用熔炼法浇注出Ti50Ni45Cu5合金铸锭,对其进行均匀化处理、固溶处理后,再进行变形量为25%的冷轧,最后分别在400,500,600,700℃下进行1h的退火处理,研究了退火温度对合金相变温度、力学性能以及摩擦磨损性能的影响。结果表明:随着退火温度的升高,合金的强度、硬度降低,塑性升高,相变温度降低;400℃退火后的合金具有优良的综合力学性能,其抗拉强度为996MPa,伸长率为8.2%;合金在-50~150℃升温/降温过程中发生B2→B19′相变;退火态Ti50Ni45Cu5合金的磨损机制为剥层磨损,且随着退火温度的升高,合金的耐磨性能降低;由于应力诱导马氏体相变的作用,合金的耐磨性能较高,400℃退火后合金的摩擦因数为0.605 7,磨损质量为0.007 4g。     

TA15钛合金α→β相变温度的测定与分析

采用计算法、热膨胀法和连续升温金相法3种方法测定了TA15钛合金相变温度。计算法根据合金元素和杂质对相变温度的影响,推算出TA15钛合金相变温度为989.2℃。热膨胀法根据钛合金发生相变时体积的变化,测得TA15合金相变温度为986.1℃。根据前两种方法测的温度确定连续升温金相法的温度选择范围,用此方法测得TA15合金相变温度范围为985℃~995℃。将三种测量结果进行分析比较,确定TA15合金相变温度为990℃。     

干硬切削表面白层厚度的建模与预测

干硬切削加工过程中产生的表面白层对零件的使用性能和使用寿命有很大影响,对白层厚度进行准确的定量预测具有重要的理论意义与应用价值。基于材料的化学热力学基本理论,对切削过程中合金元素、应力、应变等因素耦合影响下的奥氏体相变温度进行了理论推导,根据计算出的相变温度和有限元的模拟结果,建立了基于相变形成相理的白层厚度预测模型。GCr15淬硬钢试验结果与预测结果对比分析表明,本模型适用于热力耦合占主导地位的切削过程,该模型能够在考虑了热-力耦合因素的情况下更为准确地预测出干硬切削表面相变白层的厚度。     

钴元素对镍-镓-铁系铁磁性形状记忆合金相变及阻尼性能的影响

采用低频扭摆仪研究了铁磁性形状记忆合金Ni_(53)Ga_(27)Fe_(20)和Ni_(53)Ga_(27)Fe_(15)Co_5合金的阻尼性能与应变振幅、频率及温度的关系,研究了钴元素对镍-镓-铁形状记忆合金阻尼性能的影响。结果表明:室温下Ni_(53)Ga_(27)Fe_(15)Co_5合金的显微组织为三种形态的马氏体,而Ni_(53)Ga_(27)Fe_(20)合金为单一形态马氏体;前者的马氏体相变与逆相变的起始温度为59.2℃与58.7℃,结束温度为35.4℃与72.2℃;后者的起始温度为69.3℃与93.6℃,结束温度为60.2℃与102.6℃;Ni_(53)Ga_(27)Fe_(20)合金在室温下为滞弹性阻尼;Ni_(53)Ga_(27)Fe_(15)Co_5合金室温下当应变振幅小于5.0×10~(-6)时为滞弹性阻尼,当应变振幅大于5.0×10~(-5)时为静滞后型阻尼;Ni_(53)Ga_(27)Fe_(15)Co_5合金的热弹性马氏体相变温度较Ni_(53)Ga_(27)Fe_(20)合金的降低,在相变温度范围内即具有高阻尼特性,最大阻尼值为0.072。     

不同温度固溶处理后FeMnSiCrNi形状记忆合金的力学性能和断裂特征

采用组织观察和拉伸试验等手段研究了经不同温度固溶处理后FeMnSiCrNi合金的力学性能与断裂行为.结果表明:经一定温度固溶处理后,铁基合金标准拉伸试样的拉伸断裂过程具有应力诱发马氏体相变和马氏体自身滑移两个塑性变形阶段;当固溶处理温度为1000℃时,该合金具有优良的综合力学性能;其拉伸试样的断裂机制为微孔聚集型延性断裂,断口特征主要表现为大量的韧窝.     

S31608奥氏体不锈钢应变强化诱发马氏体相变实验

研究了S31608奥氏体不锈钢在两种温度、两种应变速率及不同应变量下的奥氏体形变诱发马氏体相变变化。试验研究表明,温度对S31608奥氏体不锈钢形变诱发马氏体相变有重要的影响,在Ms点以下温度形变比在Ms点以上更易诱发马氏体相变;基于温度与应变的协合效应,在Ms点以下,应变量越大马氏体相变量越多;应变速率对在Ms 点以下温度形变诱发马氏体相变无明显影响,但在常温下高应变速率可抑制马氏体相转变。     

一种应力诱发相变的超弹性NiTi记忆合金本构模型

采用隐式应力积分塑性理论,建立一个能够考虑超弹性Ni Ti合金相变行为的本构模型。该模型利用VonMises等效应力面构建记忆合金的相变面,描述记忆合金在力载荷驱动下的相变行为,并通过试验进行验证。研究表明,所建立模型能很好描述温度相关应力所引起马氏体的相变行为,同时对马氏体的逆相变行为也能进行合理地描述。